本實(shí)用新型屬于工業(yè)與民用建筑基樁檢測(cè)領(lǐng)域，涉及作為建筑單樁水平靜載試驗(yàn)，尤其涉及一種于樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著樁基技術(shù)和理論的不斷發(fā)展，樁基礎(chǔ)成為國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種基礎(chǔ)形式，其工程質(zhì)量涉及上部結(jié)構(gòu)的安全。樁基礎(chǔ)由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成，樁支承于堅(jiān)硬的(基巖、密實(shí)的卵礫石層)或較硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力層，具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力，足以承擔(dān)高層建筑的全部豎向荷載(包括偏心荷載)，常用的樁型主要有預(yù)制鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁、鉆(沖)孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、鋼管樁等。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，當(dāng)樁基承受水平荷載時(shí)，應(yīng)對(duì)樁基進(jìn)行水平承載力驗(yàn)算。根據(jù)《JGJ106-2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》3.1.1條文規(guī)定，基樁檢測(cè)應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的、檢測(cè)方法的適用性、樁基的設(shè)計(jì)條件、成樁工藝等，合理選擇單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)、單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)、單樁水平靜載試驗(yàn)等檢測(cè)方法；3.3.8條規(guī)定，對(duì)設(shè)計(jì)有水平力要求的樁基工程，應(yīng)采用單樁水平靜載試驗(yàn)檢測(cè)。

樁的抗水平力和抗彎能力取決于樁和土的力學(xué)性能、樁的自由度、抗彎剛度、樁寬、樁頂約束等因素，試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能和實(shí)際工作條件接近，將各種影響降低到最小程度，使試驗(yàn)成果能盡量反映工程樁的實(shí)際情況。通常情況下，試驗(yàn)條件很難做到和工程樁的情況完全一致，《JGJ106-2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范對(duì)單樁水平靜載試驗(yàn)是在樁頂處于自由狀態(tài)下提出的。

大多數(shù)樁基工程中，樁基的設(shè)計(jì)通常由垂直荷載來(lái)控制，但對(duì)于火電廠的冷卻塔等構(gòu)筑物，垂直荷載往往容易滿足要求，因承受的水平荷載較大，此時(shí)的樁基設(shè)計(jì)由水平荷載起控制作用。已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，樁頂施加垂直荷載時(shí)，單樁水平承載力有較大的提高。因此，開(kāi)展樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)對(duì)優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)具有重要的工程實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種于樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)系統(tǒng)，便于開(kāi)展樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)，為優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種于樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置和水平靜載試驗(yàn)裝置；

豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置包括垂直荷載反力系統(tǒng)、加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)和觀測(cè)系統(tǒng)；垂直荷載反力系統(tǒng)采用錨樁橫梁反力裝置，采用4根錨樁和1根豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁的方式布置，4根錨樁等距布置在1根豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁四周，豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁中心與錨樁中心之間的距離大于4D且大于2.0m，D為豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁直徑，通過(guò)4根錨樁對(duì)中間1根豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁施加反力；

豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置的加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)包括施加垂直荷載千斤頂、主梁、副梁和垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備；通過(guò)主梁、副梁將4根錨樁相連，千斤頂安裝于4根錨樁的幾何中心，垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備安裝在千斤頂與豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁之間，通過(guò)千斤頂將荷載施加于豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁，通過(guò)垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備控制荷載，荷載依次通過(guò)主梁、副梁傳遞至4根錨樁；

豎向抗壓靜載試驗(yàn)觀測(cè)系統(tǒng)包括基準(zhǔn)樁、基準(zhǔn)梁和豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備；在兩基準(zhǔn)樁上固定基準(zhǔn)梁，基準(zhǔn)梁設(shè)置于豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁附近，豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備連接在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁和基準(zhǔn)梁上；

水平靜載試驗(yàn)裝置包括水平荷載反力系統(tǒng)、加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)和觀測(cè)系統(tǒng)；水平荷載反力系統(tǒng)包括反力混凝土塊體，通過(guò)反力混凝土塊體和試坑壁土體提供反力；

水平靜載試驗(yàn)裝置的加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)包括施加水平荷載臥式千斤頂、千斤頂固定裝置和水平荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備，施加水平荷載臥式千斤頂通過(guò)千斤頂固定裝置與豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁連接，水平荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備安裝在施加水平荷載臥式千斤頂和豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁之間；

在水平靜載試驗(yàn)水平力施加過(guò)程中，通過(guò)安裝在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁頂上的抗摩擦組件克服垂直荷載對(duì)樁頂水平方向的約束；

水平靜載試驗(yàn)裝置包括水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備，水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備連接在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁和基準(zhǔn)梁上。

進(jìn)一步，所述千斤頂固定裝置包括鋼墊塊和球形鉸支座，施加水平荷載臥式千斤頂通過(guò)鋼墊塊和球形鉸支座與豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁連接。

進(jìn)一步，豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁樁身上采用膨脹螺栓錨固有薄鋼片，薄鋼片表面采用黃油或凡士林固定有玻璃片，豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備安裝在玻璃片上。

進(jìn)一步，所述水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備和豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備為百分表或位移傳感器，其分度值/分辨力優(yōu)于或等于0.01mm。

進(jìn)一步，所述水平靜載試驗(yàn)裝置布置在地面下2.0m的試坑內(nèi)。

進(jìn)一步，所述施加水平荷載臥式千斤頂為臥式千斤頂。

本實(shí)用新型的于樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置和水平靜載試驗(yàn)裝置，在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)垂直荷載加載至設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值時(shí)，在維持垂直荷載不變的條件下進(jìn)行單樁水平靜載試驗(yàn)，為優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本實(shí)用新型樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖；

圖1a樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)設(shè)備安裝俯視圖；圖1b樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)觀測(cè)裝置側(cè)視圖；

圖中：1為主梁；2為副梁；3為垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備；4為施加垂直荷載千斤頂；5為抗摩擦組件；6為豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁；7為錨樁；8為基準(zhǔn)樁；9為基準(zhǔn)梁；10為豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備；11為反力混凝土塊體；12為施加水平荷載臥式千斤頂；13為水平荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備；14為鋼墊塊；15為球形鉸支座；16為水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，本文所描述的實(shí)施例僅僅為本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型于樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置和水平靜載試驗(yàn)裝置，豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置由垂直荷載反力系統(tǒng)、加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)和觀測(cè)系統(tǒng)組成；水平靜載試驗(yàn)裝置由水平荷載反力系統(tǒng)、加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)和觀測(cè)系統(tǒng)組成；在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)垂直荷載加載至設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值時(shí)，在維持垂直荷載不變的條件下進(jìn)行單樁水平靜載試驗(yàn)。

垂直荷載反力系統(tǒng)采用錨樁橫梁反力裝置，采用4根錨樁7和1根豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6的方式布置，4根錨樁7等距布置在1根豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6四周，豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6中心與錨樁7中心之間的距離大于4D且大于2.0m，D為豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6直徑，通過(guò)4根錨樁7對(duì)中間1根豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6施加反力；

豎向抗壓靜載試驗(yàn)裝置的加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)包括施加垂直荷載千斤頂4、主梁1、副梁2和垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備3；通過(guò)主梁1、副梁2將4根錨樁7相連，千斤頂4安裝于4根錨樁7的幾何中心，垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備3安裝在千斤頂4與豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6之間，通過(guò)千斤頂4將荷載施加于豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6，通過(guò)垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備3控制荷載，荷載依次通過(guò)主梁1、副梁2傳遞至4根錨樁7；

豎向抗壓靜載試驗(yàn)觀測(cè)系統(tǒng)包括基準(zhǔn)樁8、基準(zhǔn)梁9和豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備10；在兩基準(zhǔn)樁8上固定基準(zhǔn)梁9，基準(zhǔn)梁9設(shè)置于豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6附近，豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備10連接在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6和基準(zhǔn)梁9上；

水平靜載試驗(yàn)裝置的加荷及穩(wěn)壓系統(tǒng)包括施加水平荷載臥式千斤頂12、千斤頂固定裝置和水平荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備13，施加水平荷載臥式千斤頂12通過(guò)千斤頂固定裝置與豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6連接，水平荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備13安裝在施加水平荷載臥式千斤頂12和豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6之間；

水平靜載試驗(yàn)裝置包括水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備16，水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備16連接在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6和基準(zhǔn)梁9上。

進(jìn)一步，在水平力作用面及以上50cm處分別安裝水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備16，基座采用直徑10mm～12mm膨脹螺栓錨固在樁身，膨脹螺栓外露處與地面平行焊接尺寸100mm×100mm厚度5mm薄鋼片，薄鋼片表面采用黃油或凡士林固定尺寸100mm×100mm厚3mm～5mm玻璃片用于安裝水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備16。所述水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備16和豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備10為百分表或位移傳感器，其分度值/分辨力優(yōu)于或等于0.01mm。

所述千斤頂固定裝置包括鋼墊塊14和球形鉸支座15，施加水平荷載臥式千斤頂12通過(guò)鋼墊塊14和球形鉸支座15與豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6連接。

以下通過(guò)具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型內(nèi)容。

參見(jiàn)圖1所示，圖1a樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)設(shè)備安裝俯視圖，圖1b樁頂施加垂直荷載的水平靜載試驗(yàn)觀測(cè)裝置側(cè)視圖。在試驗(yàn)設(shè)備安裝前，首先在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6周?chē)孛嫦?.0m內(nèi)開(kāi)挖試坑，尺寸為寬2m，長(zhǎng)4～5m，深度2m，觀測(cè)水平位移一側(cè)可為弧形。豎向抗壓靜載試驗(yàn)加荷設(shè)備采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上液壓千斤頂并聯(lián)同步工作，安裝千斤頂合力中心為4根錨樁7的幾何中心，施加垂直荷載千斤頂4將荷載施加于豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6，同時(shí)通過(guò)力傳感器等垂直荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備3控制荷載，荷載依次通過(guò)主梁1、副梁2傳遞至錨樁7。在距豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6中心大于4倍樁徑且大于2.0m處設(shè)置基準(zhǔn)樁8，通過(guò)基準(zhǔn)樁8固定基準(zhǔn)梁9，在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6頂安裝4只百分表或位移傳感器等豎向位移觀測(cè)儀器設(shè)備10。加、卸荷及數(shù)據(jù)采集可由靜載測(cè)試儀完成，豎向抗壓靜載試驗(yàn)執(zhí)行《JGJ106-2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。在單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)垂直加載至設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值時(shí)(如4000kN)，在維持垂直荷載不變的條件下準(zhǔn)備進(jìn)行單樁水平靜載試驗(yàn)。

水平靜載試驗(yàn)在地面下2.0m的試坑內(nèi)進(jìn)行，水平推力加載設(shè)備采用臥式千斤頂，施加水平荷載臥式千斤頂12將荷載施加于反力混凝土塊體11和試坑壁土體，同時(shí)通過(guò)力傳感器等水平荷載測(cè)量?jī)x器設(shè)備13控制荷載，荷載依次通過(guò)鋼墊塊14、球形鉸支座15傳遞至豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6，于豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6接觸處安置球形鉸支座15，使千斤頂作用力通過(guò)樁身軸線。在水平力施加過(guò)程中，通過(guò)安裝在豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6頂上的抗摩擦組件5克服垂直荷載對(duì)樁頂水平方向的約束，保證準(zhǔn)確測(cè)定水平位移和設(shè)備、試驗(yàn)人員安全。在距豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁6中心大于4倍樁徑且大于2.0m處設(shè)置基準(zhǔn)樁8，通過(guò)基準(zhǔn)樁8固定基準(zhǔn)梁9，在水平力作用面及以上50cm處分別安裝百分表或位移傳感器等水平位移觀測(cè)儀器設(shè)備16，基座采用直徑10mm～12mm膨脹螺栓錨固在樁身，膨脹螺栓外露處與地面平行焊接尺寸100mm×100mm厚度5mm薄鋼片，薄鋼片表面采用黃油或凡士林固定尺寸100mm×100mm厚3mm～5mm玻璃片用于安裝位移測(cè)量?jī)x器。加、卸荷及數(shù)據(jù)采集可由靜載測(cè)試儀完成，水平靜載試驗(yàn)執(zhí)行《JGJ106-2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些并未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。