專利名稱：一種用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱。
背景技術(shù)：
沉井是眾多基礎(chǔ)類型中的一種，通常是用鋼筋混凝土材料制成的井筒狀結(jié)構(gòu)物。沉井不僅剛度大、承載力高，而且占地面積少，陸上水中均可建造。除了作為一般意義上的基礎(chǔ)使用外，沉井還經(jīng)常用于各種地下結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物，如地下停車場(chǎng)、地下道路、地下水池、大型化工貯藏罐、礦用豎井、岸邊取水構(gòu)筑物、集裝箱碼頭、防波堤等，當(dāng)基礎(chǔ)需要承受巨大荷載時(shí)常采用該基礎(chǔ)形式。因此，了解沉井的承載性能顯得尤為重要，而現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)是公認(rèn)的最有效、最準(zhǔn)確的測(cè)試方法。眾所周知，傳統(tǒng)的樁基靜載荷試驗(yàn)方法有兩種，一是堆載法，二是錨樁法。兩種方法都是采用油壓千斤頂在樁頂施加荷載，而千斤頂?shù)姆戳?，前者是通過反力架上的堆重與之平衡，后者是通過反力架將反力傳給錨樁，與錨樁的抗拔力平衡。其存在的主要問題是:前者必須解決幾百噸甚至上千噸的荷載來源、堆放及運(yùn)輸問題，后者必須設(shè)置多根錨樁及反力大梁，不僅所需費(fèi)用昂貴，時(shí)間較長(zhǎng)，而且易受噸位和場(chǎng)地條件的限制。以致許多大噸位樁和特殊場(chǎng)地的樁(如山地、橋樁)的承載力往往得不到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，基樁的潛力不能合理發(fā)揮，這也是沉井荷載試驗(yàn)所面臨的一大難題。自平衡測(cè)試技術(shù)是近年來在國(guó)內(nèi)外迅速發(fā)展并推廣使用的一種基礎(chǔ)承載力新型測(cè)試技術(shù)，它能有效地解決傳統(tǒng)試驗(yàn)方法難以解決的諸如水上試樁、狹長(zhǎng)場(chǎng)地試樁、大直徑深長(zhǎng)灌注樁承載力檢測(cè)等工程技術(shù)難題，并以省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)而受到工程界青睞。與堆載法和錨樁法不同的是，自平衡法將加載裝置設(shè)置在基礎(chǔ)底部或中下部，使基礎(chǔ)上部和下部互為反力系統(tǒng)，這樣可不受場(chǎng)地限制，并大幅度提高測(cè)試噸位。常規(guī)荷載箱內(nèi)部實(shí)心，不能直接用于沉井自平衡測(cè)試，而且由于沉井尺寸巨大，荷載箱通常為工廠預(yù)制，對(duì)于大尺寸荷載箱而言，運(yùn)輸又成為另一難題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱。技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:—種用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，包括載荷箱體、液壓油缸、與液壓油缸順次相連的液壓油管和液壓加載裝置；所述載荷箱體包括上環(huán)形鋼板、下環(huán)形鋼板、外環(huán)形擋板、內(nèi)環(huán)形擋板，其中，上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板上下相對(duì)設(shè)置，內(nèi)環(huán)形擋板和外環(huán)形擋板分別設(shè)在上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板的內(nèi)側(cè)和外圍，且與上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板構(gòu)成密閉的箱體，當(dāng)液壓油缸預(yù)加載時(shí)，上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板可各自上下移動(dòng)；所述液壓油缸設(shè)在載荷箱體內(nèi)，液壓油缸的底部固連在下環(huán)形鋼板上，液壓油缸的活塞與上環(huán)形鋼板接觸；所述用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱還包括用來測(cè)試上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板位移的位移傳遞裝置。為了便于安裝，所述外環(huán)形擋板和內(nèi)環(huán)形擋板各有一層，外環(huán)形擋板和內(nèi)環(huán)形擋板的上端或下端中的一端與上環(huán)形鋼板或下環(huán)形鋼板之間為點(diǎn)焊連接，另一端與與上環(huán)形鋼板或下環(huán)形鋼板之間為固定連接，當(dāng)液壓油缸預(yù)加載時(shí)，點(diǎn)焊連接斷開。為了防止泥土落入載荷箱體，同時(shí)提高操作的方便性，所述外環(huán)形擋板和內(nèi)環(huán)形擋板各有兩層，外環(huán)形擋板從外到內(nèi)依次包括靠外的外環(huán)形擋板和靠?jī)?nèi)的外環(huán)形擋板，內(nèi)環(huán)形擋板從外到內(nèi)依次包括靠外的內(nèi)環(huán)形擋板和靠?jī)?nèi)的內(nèi)環(huán)形擋板；所述從外到內(nèi)指從載荷箱體外到載荷箱體內(nèi)；所述靠外的外環(huán)形擋板的外徑與沉井的外徑相等，靠外的內(nèi)環(huán)形擋板的內(nèi)徑于沉井的內(nèi)徑相等；所述靠外的外環(huán)形擋板的上端與上環(huán)形鋼板之間為固定連接，下端與下環(huán)形鋼板之間為點(diǎn)焊連接，靠?jī)?nèi)的的外環(huán)形擋板的上端與上環(huán)形鋼板之間不連接，下端與下環(huán)形鋼板之間為固定連接；所述靠外的內(nèi)環(huán)形擋板的上端與上環(huán)形鋼板之間為固定連接，下端與下環(huán)形鋼板之間為點(diǎn)焊連接，靠?jī)?nèi)的的內(nèi)環(huán)形擋板的上端與上環(huán)形鋼板之間不連接，下端與下環(huán)形鋼板之間為固定連接；當(dāng)液壓油缸預(yù)加載時(shí)，點(diǎn)焊連接斷開。為了方便沉井的澆注，保證沉井的質(zhì)量，上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板上均設(shè)有翻漿孔和混凝土灌注導(dǎo)管孔。為了提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，翻漿孔和混凝土灌注導(dǎo)管孔以上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板的環(huán)心為中心對(duì)稱分布。為了進(jìn)一步滿足測(cè)試要求，同時(shí)提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，液壓油缸不小于八個(gè)，且以上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板的環(huán)心為中心對(duì)稱分布，并與翻漿孔和混凝土灌注導(dǎo)管孔交錯(cuò)分布。有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下一些優(yōu)點(diǎn):1.可靠性:該荷載箱內(nèi)外徑與沉井一致，內(nèi)部空間大，不致影響下沉過程同時(shí)工人在沉井內(nèi)部挖土、取土等工作，且荷載箱位置固定，不會(huì)因擠土效應(yīng)等因素而與沉井脫開，可以最大限度的減小對(duì)沉井下沉過程的影響，因此能夠同時(shí)保證荷載箱的完整和沉井的質(zhì)量。荷載箱設(shè)置兩層外環(huán)形擋板和內(nèi)環(huán)形擋板，當(dāng)荷載箱開始工作時(shí)，上環(huán)形鋼板與靠外的外環(huán)形擋板和靠外的內(nèi)環(huán)形擋板向上移動(dòng)，由于靠?jī)?nèi)的外環(huán)形擋板和靠?jī)?nèi)的內(nèi)環(huán)形擋板的存在，可避免荷載箱外部的泥土進(jìn)入荷載箱，影響荷載箱的正常加載。2.實(shí)用性:該荷載箱可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的液壓油缸量程和數(shù)量，在大幅提高測(cè)試噸位的同時(shí)，卻不會(huì)造成液壓油缸量程的浪費(fèi)。安裝荷載箱時(shí)，直接安裝在下節(jié)沉井的鋼筋骨架上，工作平面較安全、不受場(chǎng)地限制，組裝方便。同時(shí)，由于設(shè)置了翻漿孔和混凝土灌注導(dǎo)管孔，混凝土灌注導(dǎo)管可穿過荷載箱的導(dǎo)管孔對(duì)下節(jié)沉井進(jìn)行澆筑，同時(shí)混凝土上部泥漿可通過設(shè)置在荷載箱的翻漿孔排出，可保證下節(jié)沉井澆筑的質(zhì)量。然后進(jìn)行上節(jié)沉井的澆筑，待荷載箱與沉井一起下沉至指定位置后，即可進(jìn)行測(cè)試，大大縮短了測(cè)試所需的工期以及人力物力。3.經(jīng)濟(jì)性:該荷載箱在設(shè)計(jì)高度上接近液壓油缸的高度，液壓油缸布置靈活，從而節(jié)約大量鋼材，大大降低荷載箱的制造成本。同時(shí)，荷載箱是一次性利用，永久埋入沉井，下沉完畢后即可直接進(jìn)行測(cè)試，不會(huì)影響沉井的施工，最大限度的減少了測(cè)試所需的各項(xiàng)工序、時(shí)間及人力物力，其經(jīng)濟(jì)性能較高。


圖1是沉井承載力自平衡試驗(yàn)不意圖；圖2是本發(fā)明荷載箱的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明荷載箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:上環(huán)形鋼板1、下環(huán)形鋼板2、液壓油缸3、外環(huán)形擋板4、內(nèi)環(huán)形擋板5、位移傳遞裝置6、液壓油管7、上節(jié)沉井8、下節(jié)沉井9、位移傳感器10、位移測(cè)試基梁11、液壓加載裝置12、基坑13、計(jì)算機(jī)14、翻漿孔301和混凝土灌注導(dǎo)管孔302。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明。本發(fā)明的用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，包括上下相對(duì)設(shè)置的上環(huán)形鋼板I和下環(huán)形鋼板2，設(shè)置在上環(huán)形鋼板I和下環(huán)形鋼板2之間的液壓油缸3、外環(huán)形擋板4和內(nèi)環(huán)形擋板5，液壓油缸3的數(shù)量為十個(gè)，并以上環(huán)形鋼板I和下環(huán)形鋼板2的環(huán)心為中心對(duì)稱分布，液壓油缸3的缸體底部采用螺栓連接安裝在下環(huán)形鋼板2的上表面，液壓油缸3的活塞與上環(huán)形鋼板I的底面連接，外環(huán)形擋板4位于上環(huán)形鋼板I和下環(huán)形鋼板2的外緣，外環(huán)形擋板4的上端與上環(huán)形鋼板I的下側(cè)點(diǎn)焊連接、下端與下環(huán)形鋼板2的上側(cè)完全焊接，內(nèi)環(huán)形擋板5位于上環(huán)形鋼板I和下環(huán)形鋼板2的內(nèi)緣偏液壓油缸處，與沉井內(nèi)徑保持一致，內(nèi)環(huán)形擋板5的上端與上環(huán)形鋼板I的下側(cè)采用點(diǎn)焊連接、下端與下環(huán)形鋼板2的上側(cè)完全焊接。位移傳遞裝置6共四個(gè)，其中兩個(gè)與上環(huán)形鋼板I的上側(cè)連接，用于加載時(shí)傳遞上節(jié)沉井8的位移，另外兩個(gè)位移傳遞裝置穿過上環(huán)形鋼板I的內(nèi)緣上設(shè)置的通孔后，與下環(huán)形鋼板2的上側(cè)連接，用于傳遞下節(jié)沉井9的位移。位移傳遞裝置對(duì)稱布置，靠近液壓油管7處的位移傳遞裝置6可適當(dāng)偏移，保證不影響液壓油管7與液壓油缸3的連接。內(nèi)環(huán)形擋板5上設(shè)置有液壓油管安裝孔，液壓油管7可穿過此孔與液壓油缸3連接，測(cè)試時(shí)，液壓油泵12通過液壓油管7向加油，實(shí)現(xiàn)加載。本發(fā)明荷載箱在沉井自平衡法測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的施工安裝過程為:第一步:將沉井在自平衡點(diǎn)處分節(jié)。第二步:在沉井自平衡點(diǎn)處焊接該荷載箱。第三步:將荷載箱及相關(guān)位移量測(cè)裝置指定位置安裝并固定，隨沉井一起下沉。第四步:待上節(jié)沉井澆筑完成，沉井下沉至指定位置并滿足土體休止時(shí)間后，進(jìn)行測(cè)試。工作原理:將沉井在自平衡點(diǎn)位置處焊接好整體式荷載箱，并將相關(guān)位移量測(cè)裝置與油管安裝好，采用直徑為Icm的護(hù)管對(duì)量測(cè)裝置所有管線予以保護(hù)，將油管和護(hù)管直接綁扎在上部鋼筋骨架上直至井口。待沉井下沉至指定深度，滿足一定休止時(shí)間后，即可連接油管進(jìn)行加載，并進(jìn)行測(cè)試。荷載箱是由兩組鋼套和若干液壓油缸組成，鋼套內(nèi)部空心，僅在沉井井壁下方設(shè)有油缸，這也是施力的核心部分。相對(duì)與沉井高度而言，荷載箱可忽略不計(jì)，內(nèi)部空間較大，下沉過程中土體基本可自由進(jìn)入沉井中，而不影響下沉，也不會(huì)造成荷載箱損壞。測(cè)試時(shí)，當(dāng)液壓油缸預(yù)加載時(shí)，點(diǎn)焊連接處即斷開。正式測(cè)試時(shí)，對(duì)液壓油缸加壓時(shí)，上節(jié)沉井將向上移動(dòng)，下節(jié)沉井向下移動(dòng)，即可連接在上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板的位移傳遞裝置得到測(cè)試所需數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，其特征在于:包括載荷箱體、液壓油缸(3)、與液壓油缸(3)順次相連的液壓油管(7)和液壓加載裝置(12); 所述載荷箱體包括上環(huán)形鋼板(I)、下環(huán)形鋼板(2)、外環(huán)形擋板(4)、內(nèi)環(huán)形擋板(5)，其中，上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)上下相對(duì)設(shè)置，內(nèi)環(huán)形擋板(5)和外環(huán)形擋板(4)分別設(shè)在上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2 )的內(nèi)側(cè)和外圍，且與上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)構(gòu)成密閉的箱體，當(dāng)液壓油缸(3)預(yù)加載時(shí)，上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)可各自上下移動(dòng)； 所述液壓油缸(3)設(shè)在載荷箱體內(nèi)，液壓油缸(3)的底部固連在下環(huán)形鋼板(2)上，液壓油缸(3)的活塞與上環(huán)形鋼板(I)接觸； 所述用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱還包括用來測(cè)試上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)位移的位移傳遞裝置(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，其特征在于:所述外環(huán)形擋板(4)和內(nèi)環(huán)形擋板(5)各有一層，外環(huán)形擋板(4)和內(nèi)環(huán)形擋板(5)的上端或下端中的一端與上環(huán)形鋼板(I)或下環(huán)形鋼板(2)之間為點(diǎn)焊連接，另一端與與上環(huán)形鋼板(I)或下環(huán)形鋼板(2)之間為固定連接，當(dāng)液壓油缸(3)預(yù)加載時(shí)，點(diǎn)焊連接斷開。
3.如權(quán)利要求1所述的用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，其特征在于:所述外環(huán)形擋板(4)和內(nèi)環(huán)形擋板(5)各有兩層，外環(huán)形擋板(4)從外到內(nèi)依次包括靠外的外環(huán)形擋板(4)和靠?jī)?nèi)的外環(huán)形擋板(4)，內(nèi)環(huán)形擋板(5)從外到內(nèi)依次包括靠外的內(nèi)環(huán)形擋板(5)和靠?jī)?nèi)的內(nèi)環(huán)形擋板(5);所述從外到內(nèi)指從載荷箱體外到載荷箱體內(nèi)； 所述靠外的外環(huán)形擋板(4)的外徑與沉井的外徑相等，靠外的內(nèi)環(huán)形擋板(5)的內(nèi)徑于沉井的內(nèi)徑相等； 所述靠外的外環(huán)形擋板(4)的上端與上環(huán)形鋼板(I)之間為固定連接，下端與下環(huán)形鋼板(2)之間為點(diǎn)焊連接，靠?jī)?nèi)的的外環(huán)形擋板(4)的上端與上環(huán)形鋼板(I)之間不連接，下端與下環(huán)形鋼板(2)之間為固定連接； 所述靠外的內(nèi)環(huán)形擋板(5)的上端與上環(huán)形鋼板(I)之間為固定連接，下端與下環(huán)形鋼板(2)之間為點(diǎn)焊連接，靠?jī)?nèi)的的內(nèi)環(huán)形擋板(5)的上端與上環(huán)形鋼板(I)之間不連接，下端與下環(huán)形鋼板(2)之間為固定連接；當(dāng)液壓油缸(3)預(yù)加載時(shí)，點(diǎn)焊連接斷開。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，其特征在于:所述上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)上均設(shè)有翻漿孔(301)和混凝土灌注導(dǎo)管孔(302)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，其特征在于:所述翻漿孔(301)和混凝土灌注導(dǎo)管孔(302)以上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)的環(huán)心為中心對(duì)稱分布。
6.如權(quán)利要求5所述的用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，其特征在于:液壓油缸(3)不小于八個(gè)，且以上環(huán)形鋼板(I)和下環(huán)形鋼板(2)的環(huán)心為中心對(duì)稱分布，并與翻漿孔(301)和混凝土灌注導(dǎo)管孔(302)交錯(cuò)分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱，包括載荷箱體、液壓油缸、與液壓油缸順次相連的液壓油管和液壓加載裝置；所述載荷箱體包括上環(huán)形鋼板、下環(huán)形鋼板、外環(huán)形擋板、內(nèi)環(huán)形擋板，其中，上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板上下相對(duì)設(shè)置，內(nèi)環(huán)形擋板和外環(huán)形擋板分別設(shè)在上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板的內(nèi)側(cè)和外圍，且與上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板構(gòu)成密閉的箱體,當(dāng)液壓油缸預(yù)加載時(shí)，上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板可各自上下移動(dòng)；所述液壓油缸設(shè)在載荷箱體內(nèi)，液壓油缸的底部固連在下環(huán)形鋼板上，液壓油缸的活塞與上環(huán)形鋼板接觸；所述用于沉井自平衡法測(cè)試的荷載箱還包括用來測(cè)試上環(huán)形鋼板和下環(huán)形鋼板位移的位移傳遞裝置。本發(fā)明具有可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)E02D33/00GK103147465SQ20131006867
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者龔維明, 戴國(guó)亮, 薛國(guó)亞, 楊超 申請(qǐng)人:東南大學(xué)