一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术申请提出一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，利用杠杆原理改变了传统静载荷试验反力加载的方向和大小，如果多个杠杆加载单元分别作用于测试体并形成合力，可减少单个杠杆加载单元所需的加载量，使得检测系统更加安全或者得到更大的检测力，同时，增大了锚固体所需的锚固力是本发明专利技术的一个缺点。

A lever loading device for static load test and its testing method

【技术实现步骤摘要】
一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法
本专利技术涉及直接基础和间接基础压拔竖向承载力的静荷载试验领域，特别涉及一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法。
技术介绍
基础和基桩的竖向静载荷试验大致包含三类技术：堆载法、锚桩法和自平衡法。其中，堆载法通过反力架上的堆重与之平衡，锚桩法通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡，自平衡则采用一根桩的上下部分相互平衡。目前的技术存在的主要问题是：第一，堆载法必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆入及运输问题，在检测试验过程中经常出现堆载的混凝土块滑落及整体倒塌现象，不仅会对千斤顶以及位移传感器等相关检测仪器被损坏，也造成现场检测工作人员伤亡等生产安全事故，此外，堆载高度过大要在底部设置支撑台，堆载向一侧偏心对支撑台产生压力，从而使得基础顶面产生附加应力，影响到检测数据的可靠性；第二，锚桩法必须设置多根锚桩及反力大梁，在试验过程中，当加载的压力过大，可能会将锚桩与锚桩桩头主筋的焊接头裂开或者被拉断，直接造成钢梁与锚桩联合的反力架塌方，给试验人员的安全埋下隐患，为了减少反力架的尺寸，势必需要减少锚桩与检测体之间距离，但锚桩或锚杆与检测体距离过近又影响到检测数据的可靠性；第三，自平衡法是在施工过程中将按桩承载力参数要求定型制作的荷载箱置于桩身中部，对荷载箱施压，得到荷载箱以上部分的反向加载时上部桩体的反应参数，以及荷载箱以下部分的正向加载时下部分桩体的反应参数，需要通过对加载力与位移、应变参数之间关系的计算和分析才能获得桩基承载力、桩的侧阻力、桩端承力的数据，加载要求的自平衡点位置难以确定，具有随意性，所得到的桩基极限承载力存在不确定因素，而且与基桩实际受力状态不符，有关研究表明其试验结果指导桩基设计偏于不安全，尽管业内也制定了相关规范，但其间接测试的缺陷也是显而易见且无法消除的。总之，在目前的技术条件下，直接基础和间接基础压拔承载力的静荷载检测技术还有很多缺陷，设法减少堆载量、减小加载装置的尺寸、降低锚桩的成本，应该是比较现实的创新途径。
技术实现思路
为解决堆载法和反锚法反力架或反力大梁尺寸较大、或发生意外后破坏严重的问题，本专利技术提出一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述杠杆装置由一个或一个以上的杠杆单元组成；所述杠杆单元包括一个支点（1A）、一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）、以及分别作用于动力臂（2D）和阻力臂（2B）的动力（D）和阻力（B），动力（D）和阻力（B）的方向相同，支点（1A）受到的合力为支点力（A），支点力（A）平衡动力（D）和阻力（B）并与动力（D）和阻力（B）的方向相反；所述支点（1A）为锚固体（1）与力臂（2）的铰接连接点；所述锚固体（1）为一个或一个以上永久、或临时置入地下的锚杆或锚桩，多个锚杆或锚桩首先通过若干横梁连接，横梁再与力臂（2）铰接连接；所述力臂（2）为连续梁、桁架、钢架或其组合体；所述杠杆单元的动力装置为至少一个推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于力臂（2）的一端和/或两端；力臂（2）的两端分别连接或通过推拉动力设备（3）作用于静载荷试验的测试体（5）和平衡体（6）；所述静载荷试验的测试体（5）为需检测压拔承载力的地基土、和/或增强体；所述静载荷试验的平衡体（6）为地基土、和/或地面以下的锚桩或锚杆、和/或地面堆载及其组合，用于与测试体（5）杠杆平衡；静载荷试验的测试体（5）与平衡体（6）分别位于锚固体（1）的两侧，力臂（2）以锚固体（1）的合力支点（1A）为界分为一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）；定义杠杆单元中作用于测试体（5）的合力为测试力（Fcs），测试力（Fcs）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为测试力臂（Lcs），定义杠杆单元中作用于平衡体（6）的合力为平衡力（Fph），平衡力（Fph）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为平衡力臂（Lph），设定平衡力臂（Lph）的长度大于测试力臂（Lcs）的长度，定义平衡力臂（Lph）长度与测试力臂（Lcs）长度的比值为杠杆系数，平衡力（Fph）与测试力（Fcs）方向相同、与支点力（A）的方向相反；力臂（2）的两端或其中一端放置推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于测试体（5）和/或平衡体（6），测试力（Fcs）和平衡力（Fph）作为杠杆单元的动力（D）和阻力（B）的情形包括三种方式之一：第一种，推拉动力设备（3）单独作用于测试体（5），测试体（5）产生反作用力作为动力（D）、并由平衡体（6）提供阻力，即测试力（Fcs）为动力（D），平衡力（Fph）为阻力（B），测试力臂（Lcs）为动力臂（2D），平衡力臂（Lph）为阻力臂（2B）；第二种，推拉动力设备（3）单独作用于平衡体（6），平衡体（6）产生反作用力作为动力（D）、并由测试体（5）提供阻力，即测试力（Fcs）为阻力（B），平衡力（Fph）为动力（D），测试力臂（Lcs）为阻力臂（2B），平衡力臂（Lph）为动力臂（2D）；第三种，推拉动力设备（3）同时作用于测试体（5）和平衡体（6），测试体（5）和平衡体（6）相互产生作为动力（D）和阻力（B）的反作用力，测试力（Fcs）或平衡力（Fph）相互作为动力（D）或阻力（B），测试力臂（Lcs）和平衡力臂（Lph）相互作为动力臂（2D）或阻力臂（2B）；所述杠杆装置中多于一个的杠杆单元对应同一测试体（5），杠杆单元围绕测试体（5）的中心点（O）布置，全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值。若杠杆反力装置中多于一个杠杆单元、且各个杠杆单元不在同一平面、或者不能简化为同一平面的，则分别验算每个平面的力矩平衡、或者杠杆单元的布置应当同时满足在X方向和Y方向的力矩平衡。优选的，所述加载方法包括步骤：S01，选择和/或设置锚固体（1），包括选择测试体（5）周边已有的工程桩作为锚固体（1），和/或置入新的可回收或不可回收的锚杆或锚桩，在任一档杆单元中，锚固体（1）需要承担的抗力不小于所在杠杆单元需要提供的测试力（Fcs）加上该测试力（Fcs）与杠杆系数倒数的乘积，全部杠杆单元锚固体（1）需要承担的抗力之和不小于对测试体（5）进行检测所需的压拔值加上所述压拔值与杠杆系数倒数的乘积；S02，以测试体（5）的中心点（O）为端点，在与锚固体（1）的支点（1A）形成射线的方向和位置选择和/或设置平衡体（6），包括在地基土上放置压板以地基土作为平衡体（6），和/或选择已有的工程桩作为平衡体（6），和/或置入新的可回收或不可回收的锚杆或锚桩作为平衡体（6），和/或在地面堆载作为平衡体（6），平衡体（6）需承担的抗力不小于所在杠杆单元需要提供测试力（Fcs）与杠杆系数的乘积；S03，分别安装各杠杆单元的力臂（2），将作为力臂（2）的连续梁、桁架、钢架或其组合体放置在所在杠杆单元平衡体（6）、锚固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述杠杆装置由一个或一个以上的杠杆单元组成；/n所述杠杆单元包括一个支点（1A）、一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）、以及分别作用于动力臂（2D）和阻力臂（2B）的动力（D）和阻力（B），动力（D）和阻力（B）的方向相同，支点（1A）受到的合力为支点力（A），支点力（A）平衡动力（D）和阻力（B）、并与动力（D）和阻力（B）的方向相反；/n在所述杠杆单元中，所述支点（1A）为锚固体（1）与力臂（2）的铰接连接点；/n所述锚固体（1）为一个或一个以上永久、或临时置入地下的锚杆或锚桩，多个锚杆或锚桩通过横梁连接，横梁再与力臂（2）铰接连接；/n所述力臂（2）为连续梁、桁架、钢架或其组合体；/n所述杠杆单元的动力装置为至少一个推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于力臂（2）的一端和/或两端；/n力臂（2）的两端分别连接或通过推拉动力设备（3）作用于静载荷试验的测试体（5）和平衡体（6）；/n所述静载荷试验的测试体（5）为需检测压拔承载力的地基土、和/或增强体；/n所述静载荷试验的平衡体（6）为地基土、和/或地面以下的锚桩或锚杆、和/或地面堆载及其组合，用于与测试体（5）杠杆平衡；/n静载荷试验的测试体（5）与平衡体（6）分别位于锚固体（1）的两侧，力臂（2）以锚固体（1）的合力支点（1A）为界分为一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）；/n定义杠杆单元中作用于测试体（5）的合力为测试力（Fcs），测试力（Fcs）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为测试力臂（Lcs），定义杠杆单元中作用于平衡体（6）的合力为平衡力（Fph），平衡力（Fph）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为平衡力臂（Lph），设定平衡力臂（Lph）的长度大于测试力臂（Lcs）的长度，定义平衡力臂（Lph）长度与测试力臂（Lcs）长度的比值为杠杆系数，平衡力（Fph）与测试力（Fcs）方向相同、与支点力（A）的方向相反；/n力臂（2）的两端或其中一端放置推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于测试体（5）和/或平衡体（6），测试力（Fcs）和平衡力（Fph）作为杠杆单元的动力（D）和阻力（B）的情形包括三种方式之一：/n第一种，推拉动力设备（3）单独作用于测试体（5），测试体（5）产生反作用力作为动力（D）、并由平衡体（6）提供阻力，即测试力（Fcs）为动力（D），平衡力（Fph）为阻力（B），测试力臂（Lcs）为动力臂（2D），平衡力臂（Lph）为阻力臂（2B）；/n第二种，推拉动力设备（3）单独作用于平衡体（6），平衡体（6）产生反作用力作为动力（D）、并由测试体（5）提供阻力，即测试力（Fcs）为阻力（B），平衡力（Fph）为动力（D），测试力臂（Lcs）为阻力臂（2B），平衡力臂（Lph）为动力臂（2D）；/n第三种，推拉动力设备（3）同时作用于测试体（5）和平衡体（6），测试体（5）和平衡体（6）相互产生作为动力（D）和阻力（B）的反作用力，测试力（Fcs）或平衡力（Fph）相互作为动力（D）或阻力（B），测试力臂（Lcs）和平衡力臂（Lph）相互作为动力臂（2D）或阻力臂（2B）；/n所述杠杆装置中多于一个的杠杆单元对应同一测试体（5），杠杆单元围绕测试体（5）的中心点（O）布置，全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述杠杆装置由一个或一个以上的杠杆单元组成；
所述杠杆单元包括一个支点（1A）、一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）、以及分别作用于动力臂（2D）和阻力臂（2B）的动力（D）和阻力（B），动力（D）和阻力（B）的方向相同，支点（1A）受到的合力为支点力（A），支点力（A）平衡动力（D）和阻力（B）、并与动力（D）和阻力（B）的方向相反；
在所述杠杆单元中，所述支点（1A）为锚固体（1）与力臂（2）的铰接连接点；
所述锚固体（1）为一个或一个以上永久、或临时置入地下的锚杆或锚桩，多个锚杆或锚桩通过横梁连接，横梁再与力臂（2）铰接连接；
所述力臂（2）为连续梁、桁架、钢架或其组合体；
所述杠杆单元的动力装置为至少一个推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于力臂（2）的一端和/或两端；
力臂（2）的两端分别连接或通过推拉动力设备（3）作用于静载荷试验的测试体（5）和平衡体（6）；
所述静载荷试验的测试体（5）为需检测压拔承载力的地基土、和/或增强体；
所述静载荷试验的平衡体（6）为地基土、和/或地面以下的锚桩或锚杆、和/或地面堆载及其组合，用于与测试体（5）杠杆平衡；
静载荷试验的测试体（5）与平衡体（6）分别位于锚固体（1）的两侧，力臂（2）以锚固体（1）的合力支点（1A）为界分为一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）；
定义杠杆单元中作用于测试体（5）的合力为测试力（Fcs），测试力（Fcs）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为测试力臂（Lcs），定义杠杆单元中作用于平衡体（6）的合力为平衡力（Fph），平衡力（Fph）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为平衡力臂（Lph），设定平衡力臂（Lph）的长度大于测试力臂（Lcs）的长度，定义平衡力臂（Lph）长度与测试力臂（Lcs）长度的比值为杠杆系数，平衡力（Fph）与测试力（Fcs）方向相同、与支点力（A）的方向相反；
力臂（2）的两端或其中一端放置推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于测试体（5）和/或平衡体（6），测试力（Fcs）和平衡力（Fph）作为杠杆单元的动力（D）和阻力（B）的情形包括三种方式之一：
第一种，推拉动力设备（3）单独作用于测试体（5），测试体（5）产生反作用力作为动力（D）、并由平衡体（6）提供阻力，即测试力（Fcs）为动力（D），平衡力（Fph）为阻力（B），测试力臂（Lcs）为动力臂（2D），平衡力臂（Lph）为阻力臂（2B）；
第二种，推拉动力设备（3）单独作用于平衡体（6），平衡体（6）产生反作用力作为动力（D）、并由测试体（5）提供阻力，即测试力（Fcs）为阻力（B），平衡力（Fph）为动力（D），测试力臂（Lcs）为阻力臂（2B），平衡力臂（Lph）为动力臂（2D）；
第三种，推拉动力设备（3）同时作用于测试体（5）和平衡体（6），测试体（5）和平衡体（6）相互产生作为动力（D）和阻力（B）的反作用力，测试力（Fcs）或平衡力（Fph）相互作为动力（D）或阻力（B），测试力臂（Lcs）和平衡力臂（Lph）相互作为动力臂（2D）或阻力臂（2B）；
所述杠杆装置中多于一个的杠杆单元对应同一测试体（5），杠杆单元围绕测试体（5）的中心点（O）布置，全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值。


2.如权利要求1所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述加载方法包括步骤：
S01，选择和/或设置锚固体（1），包括选择测试体（5）周边已有的工程桩作为锚固体（1），和/或置入新的可回收或不可回收的锚杆或锚桩，在任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓丹，薛艺琳，薛江炜，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：薛江炜，
类型：发明
国别省市：山西;14