桩侧横向静载加载装置转让专利
申请号 : CN202110590027.0
文献号 : CN113389228B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 刘俊伟 , 贾宁 , 吕絮 , 代邢可 , 陈建强 , 于秀霞
申请人 : 青岛理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种桩侧横向静载加载装置,包括千斤顶系统,千斤顶系统(2)包括千斤顶主体(201),其特征在于:还包括可抬升式千斤顶推车、加载千斤顶固定系统、加载系统,千斤顶系统通过加载千斤顶固定系统安装在可抬升式千斤顶推车上,加载系统安装在加载千斤顶固定系统上,加载系统为对压加载系统和对拉加载系统;
所述可抬升式千斤顶推车(1)包括承重台(102)、固定托盘(104)和承重台升降系统(106),承重台(102)上设有两道平行的滑动槽(103),固定托盘(104)通过托盘固定板(105)设置在滑动槽(103)内,固定托盘(104)的底部通过螺丝和螺母与托盘固定板(105)连接;
所述加载千斤顶固定系统(3)包括位于千斤顶主体两端外侧的连接盘(303)、以及连接两连接盘(303)的数根可伸缩式固定臂(302),连接盘(303)与千斤顶主体(201)的端部固定连接;
所述对压加载系统包括对压臂连接盘(501)、对压加载臂(504)、桩体顶推臂(505)和顶推臂连接盘(507),对压臂连接盘(501)与连接盘(303)的外侧壁面固定连接,顶推臂连接盘(507)之间平行设置于对压臂连接盘(501)的外侧,且对压臂连接盘(501)和顶推臂连接盘(507)之间通过对压加载臂(504)固定连接,顶推臂连接盘(507)的外侧壁面中心通过单向可动固定器(506)与桩体顶推臂(505)连接,桩体顶推臂(505)沿竖直方向转动;
所述对拉加载系统包括对拉加载臂(601)、拉力臂固定件(602)、拉力臂和对拉臂连接盘(604),对拉臂连接盘(604)与两连接盘(303)的外侧壁面固定连接,对拉加载臂(601)呈框体状,对拉加载臂(601)的一侧框边与一侧对拉臂连接盘(604)的外侧面固定连接,对拉加载臂(601)的另一侧框边位于另一侧对拉臂连接盘(604)的外侧,且该侧框边上通过拉力臂固定件(602)与拉力臂连接,拉力臂固定件(602)可转动的设置在对拉加载臂(601)的框边上,拉力臂沿竖向方向转动,拉力臂采用桩体内拉臂(603)或者桩体外拉环(605);
当对拉加载系统采用内对拉模式时,对压加载系统和对拉加载系统同时安装在千斤顶系统的两端,此时对压加载系统的对压臂连接盘和对拉加载系统的对拉臂连接盘为一体式结构,对拉加载臂和对压加载臂的端部均固定在对压臂连接盘(501)上,桩体内拉臂(603)位于桩体顶推臂(505)的外侧。
2.根据权利要求1所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:所述千斤顶系统(2)还包括千斤顶油缸(202)和电机,千斤顶主体(201)通过连接线(203)与千斤顶油缸(202)连接,千斤顶主体(201)放置在可抬升式千斤顶推车(1)上。
3.根据权利要求1所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:所述承重台(102)通过承重台升降系统(106)支撑于地面,承重台升降系统(106)包括连杆升降机构和底部框,连杆机构的底部与底部框连接,连杆机构的顶部与承重台(102)的底部表面固定连接,连杆升降机构包括数根沿竖直方向首尾连接的连杆,底部框的底部表面设有数个转轮(101)。
4.根据权利要求1所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:所述可伸缩式固定臂(302)的两端分别通过固定螺栓(301)与连接盘(303)固定连接。
5.根据权利要求1所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:所述两连接盘(303)的外侧分别设有数根螺栓,通过螺栓实现连接盘(303)与对压加载系统和/对拉加载系统之间的可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:当拉力臂采用桩体内拉臂(603)时,桩体内拉臂(603)朝向千斤顶系统;当拉力臂采用桩体外拉环(605)时,桩体外拉环(605)朝向整个装置的外侧。
7.根据权利要求1所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:还包括数据采集系统(4),数据采集系统包括压力传感器(401)、应力采集仪(402)、激光位移计(403)和位移采集仪(404),应力采集仪(402)和位移采集仪(404)均安装在承重台(102 )上,压力传感器(401)安装在千斤顶主体(201)与连接盘(303)固定连接处的端部,激光位移计(403)安装在连接盘(303)的外侧壁面或者顶推臂连接盘(507)的外侧壁面,激光位移计包括上、下两个激光位移计,设上激光位移计的读数为s1,下激光位移计的读数为s2,两激光位移计之间的竖向间距为d,则此时桩体倾角为
8.根据权利要求7所述的桩侧横向静载加载装置,其特征在于:所述对压加载系统中,对压臂连接盘(501)上设有数据采集系统预留线孔(502),数据传输线(503)的一端与激光位移计连接,另一端穿过数据采集系统预留线孔(502)并与位移采集仪(404)连接,数据传输线(503)分别将上激光位移计和下激光位移计测得的位移值传送至激光位移计。
说明书 :
桩侧横向静载加载装置
技术领域
背景技术
验收工程的重要参考指标。地质条件较差、基岩较深以及滨海地区也更为重视静载试验的
结果。横向静载试验作为检验桩体横向承载能力的重要试验,配套实验仪器的实用性有待
提高。
是以复杂的伺服加载系统为主,保证精确度与准确性、增加造价以及降低便捷性的方式。但
两者均存在设备运输安装难、加荷用千斤顶精度难以更换、无法适应各类桩径(常见桩径
150‑1000mm不等)以及测试仪器需要另外配置安装等问题。针对以上现状,需要开发一套便
于根据试验需求拼装、运输、且加荷量程可调的桩体原位横向静加载设备。
发明内容
向加载及原位试验,便于实现对桩体原位横向经加载的模拟试验。
顶系统通过加载千斤顶固定系统安装在可抬升式千斤顶推车上,加载系统安装在加载千斤
顶固定系统上,加载系统为对压加载系统和/或对拉加载系统;
丝和螺母与托盘固定板连接;
的外侧,且对压臂连接盘和顶推臂连接盘之间通过对压加载臂固定连接,顶推臂连接盘的
外侧壁面中心通过单向可动固定器与桩体顶推臂连接,桩体顶推臂沿竖直方向转动;
与一侧对拉臂连接盘的外侧面固定连接,对拉加载臂的另一侧框边位于另一侧对拉臂连接
盘的外侧,且该侧框边上通过拉力臂固定件与拉力臂连接,拉力臂固定件可转动的设置在
对拉加载臂的框边上,拉力臂沿竖向方向转动,拉力臂采用桩体内拉臂或者桩体外拉环。
连杆升降机构包括数根沿竖直方向首尾连接的连杆,底部框的底部表面设有数个转轮。
为一体式结构,对拉加载臂和对压加载臂的端部均固定在对压臂连接盘上,桩体内拉臂位
于桩体顶推臂的外侧。
与连接盘固定连接处的端部,激光位移计安装在连接盘的外侧壁面或者顶推臂连接盘的外
侧壁面,激光位移计包括上、下两个激光位移计,设上激光位移计的读数为s1,下激光位移
计的读数为s2,两激光位移计之间的竖向间距为d,则此时桩体倾角为
传输线分别将上激光位移计和下激光位移计测得的位移值传送至激光位移计。
寸的千斤顶;
载荷中的情形。
附图说明
线;3加载千斤顶固定系统;301固定螺栓;302可伸缩式固定臂;303连接盘;4数据采集系统;
401压力传感器;402应力采集仪;403激光位移计;4031上激光位移计;4032下激光位移计;
404位移采集仪;5对压加载系统;501对压臂连接盘;502数据采集系统预留线孔;503数据传
输线;504对压加载臂;505桩体顶推臂;506单向可动固定器;507顶推臂连接盘;6对拉加载
系统;601对拉加载臂;602拉力臂固定件;603桩体内拉臂;604对拉臂连接盘;605桩体外拉
环。
具体实施方式
似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
升式千斤顶推车上,加载系统安装在加载千斤顶固定系统上,加载系统通过千斤顶系统的
作用力,对桩体加载。根据加载形式、方向、桩间距的不同,可以分为对压和对拉两种形式。
本发明中,加载系统包括对压加载系统和对拉加载系统,对压加载系统和对拉加载系统可
以同时或者分别安装在加载千斤顶固定系统上。对桩体对拉加载时,根据桩体尺寸的不同,
又可以分为内对拉加载模式和外对拉加载模式。
统、对压加载系统5和对拉加载系统6,加载千斤顶固定系统3设置在千斤顶推车1上,千斤顶
系统2安装在加载千斤顶固定系统3上,对压加载系统5和/或对拉加载系统6千斤顶系统与
加载千斤顶固定系统3连接,即对压加载系统5、对拉加载系统6可以分别或者同时与加载千
斤顶固定系统3连接。在图1中,采用内对拉模式的对拉加载系统6和对压加载系统5可以同
时与加载千斤顶固定系统3连接。
1上。
重台102升降,实现了承重台102的高度调节。本实施例中承重台升降系统106包括连杆升降
机构和底部框,连杆机构的底部与底部框连接,连杆机构的顶部与承重台102的底部表面固
定连接,连杆升降机构包括数根竖直方向连接的连杆,通过连杆的折叠和打开,实现了承重
台的升降。底部框的底部表面设有转轮101,转轮101既可固定,也可以转动。通过转轮101可
以将该推车移动至指定位置;当推车移动至指定位置后,固定转轮101,从而使推车的位置
固定。通过设置转轮101,保证了加载时力与位移在同一直线上,以及保证现场不平整场地
下的静置。
固定托盘104与托盘固定板105转动连接;当螺母旋紧时,固定托盘104和托盘固定板105固
定连接。托盘固定板105位于滑动槽103内,且托盘固定板105在滑动槽103内滑动,且托盘固
定板105可以通过螺栓固定在滑动槽103内。当不同尺寸/吨位的千斤顶主体201放置在两固
定托盘104内时,旋松螺母,转动固定托盘104至合适的角度,同时通过托盘固定板105调整
两固定托盘104之间的间距,使固定托盘104的内表面紧贴于千斤顶的外表面,因此该可抬
升式千斤顶推车可适应不同尺寸或吨位的千斤顶主体,从而实现了作为加载核心的千斤顶
主体201可以根据试验要求的精度调整,满足各类现场,甚至可以满足室内模型试验的要
求。
接,可伸缩式固定臂302的两端分别通过固定螺栓301与连接盘303固定连接,因此连接盘
303可旋转卸下,以便于将千斤顶主体201放置在可抬升式千斤顶推车上。本实施例中,两连
接盘303的外侧分别设有六根螺栓,通过螺栓实现了连接盘303与对压加载系统和/对拉加
载系统之间的可拆卸连接。
的对压加载系统,包括对压臂连接盘501、对压加载臂504、桩体顶推臂505和顶推臂连接盘
507,对压臂连接盘501通过螺栓与连接盘303固定连接,顶推臂连接盘507之间平行设置于
对压臂连接盘501的外侧,且对压臂连接盘501和顶推臂连接盘507之间通过对压加载臂504
固定连接。对压加载臂504由刚性足够大、且重量满足推车承载要求的Q345钢制成。顶推臂
连接盘507的外侧壁面的中心通过单向可动固定器506与桩体顶推臂505连接。桩体顶推臂
505可沿竖直方向转动,桩体顶推臂的形状和尺寸与加载桩体相适应,其刚度及重量需满足
加载要求,以满足轴向桩体加载及产生偏移后加载方向的稳定。
体对压加载过程中,采集桩体的相对位移变化数据。
括对拉加载臂601、拉力臂固定件602、拉力臂和对拉臂连接盘604,对拉臂连接盘604位于两
连接盘303的外侧,且与两连接盘303固定连接。对拉加载臂601呈框体状,对拉加载臂601的
一侧框边通过螺栓与一侧对拉臂连接盘604的外侧面固定连接,通过螺栓实现了对拉臂连
接盘604的可拆卸。对拉加载臂601的另一侧框边位于另一侧对拉臂连接盘604的外侧,且该
侧框边上通过拉力臂固定件602与拉力臂连接。拉力臂固定件602可转动的设置在对拉加载
臂601的框边上,且拉力臂固定件602还可以通过螺丝和螺母与对拉加载臂601固定连接。拉
力臂与拉力臂固定件602铰接,因此拉力臂可以沿竖向转动。
桩体内拉臂603转动至朝向千斤顶系统,拧紧螺母,使拉力臂固定件602的位置固定,此时的
对拉加载系统采用内对拉模式,如图7和图8所示。千斤顶系统2动作时,千斤顶主体201对其
两端的连接盘303和对拉臂连接盘604施加向外的推力,此时与对拉臂连接盘604连接的对
拉加载臂601上的桩体内拉臂603向千斤顶系统方向移动,桩体内拉臂603由桩体的外侧对
桩体施加向内的拉力。对桩体进行内对拉加载过程中,采集桩体的相对位移变化数据。
拉臂连接盘为一体式结构,即此时对拉加载臂和对压加载臂的端部均固定在对压臂连接盘
501上,并且桩体内拉臂603位于桩体顶推臂505的外侧。调节好桩体内拉臂和桩体顶推臂的
位置后,对压加载系统和采用内对拉模式的对拉加载系统可以共同工作,达到拉压循环连
续慢加载的效果。
体外拉环。转动拉力臂固定件602,使与拉力臂固定件连接的桩体外拉环605转动至朝向整
个装置的外侧,拧紧螺母,使拉力臂固定件602的位置固定,此时的对拉加载系统采用外对
拉模式,如图9和图10所示。千斤顶系统2动作时,千斤顶主体201对其两侧的连接盘303和对
拉臂连接盘604施加向外的推力,此时与对拉臂连接盘604连接的对拉加载臂601上的桩体
外拉环605直接对环内的管桩施加向内的拉力。对桩体进行外对拉加载过程中,采集桩体的
相对位移变化数据。
加载系统;当需要对桩体进行对拉加载时,将对压加载系统从装置上拆卸下来,并安装对拉
加载系统。
102上。压力传感器401安装在千斤顶主体201与连接盘303固定连接处的端部,用以测量千
斤顶加荷值的大小。激光位移计403安装在连接盘303的外侧壁面或者顶推臂连接盘507的
外侧壁面,当对桩体进行对压加载时,激光位移计403安装在顶推臂连接盘507的外侧壁面;
当对桩体进行对拉加载时,激光位移计403安装在连接盘303的外侧壁面。激光位移计包括
上、下两个激光位移计,包括上激光位移计4031和下激光位移计4032,通过测量桩体的相对
位移变换,可以计算桩体的倾角。本申请中,设上激光位移计4031的读数为s1,下激光位移
计4032的读数为s2,两激光位移计之间的竖向间距为d,则此时桩体倾角为
位移采集仪404连接。数据传输线503分别将上激光位移计4031和下激光位移计4032测得的
位移值传送至激光位移计。
时,在千斤顶系统的两端安装对拉加载系统,并根据桩体的大小选用合适的拉力臂:当桩体
尺寸较小时,采用内对拉模式,此时的拉力臂采用桩体内拉臂;当桩体尺寸较大时,采用外
对拉模式,此时的拉力臂采用桩体外拉环。对压加载系统和内对拉模式的对拉加载系统可
以同时安装在千斤顶系统的两端,实现了拉压循环连续慢加载。
明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明
原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利
要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使
用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文
中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。
因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和
新颖特点相一致的最宽的范围。