本发明属于建筑施工技术领域，尤其是涉及一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置。
背景技术：
桩基础施工完成之后，需进行静载荷试验来检验桩基础的极限承载力能否达到设计的要求。目前，最常用的静载荷试验有堆载法和锚桩法。堆载法须在试桩中心搭设实验平台，在平台上堆放砂包或混凝土块；锚桩法则须在试验开始前，浇筑反力梁，以此来提供反力。
如公开号为cn104532884a的中国专利文献公开了一种支墩外偏心堆载法基桩静载测试、压桩方法，通过将千斤顶就位于基桩上，选择合适的主梁置于千斤顶上，将支墩设置在与主梁平行的方向，次梁放置在支墩上，所有次梁均在统一平面上，均匀对称摆放，吊装堆载体材料于次梁上，给千斤顶供油，进行静载测试或压桩施工。
公开号为cn109518734a的中国专利文献公开了一种锚桩法静载试验检测装置，包括静载试验桩、设于所述静载试验桩上方的千斤顶，所述千斤顶的上方水平设置有主梁，所述主梁上方水平设有与所述主梁相垂直的至少两个次梁，在每根所述次梁的正下方分别设有两个锚桩，所述锚桩对称设于所述主梁的两侧；在所述锚桩中间位置设有若干锚筋，在两侧分别设有一排相平行的连接杆，所述连接杆位于所述次梁的两侧，在所述锚桩与主梁之间还设置有锚盘，所述锚盘和锚桩之间设有支撑件，所述锚筋的上端与锚盘固定连接；所述连接杆的上端穿过锚盒经钢筋固定件固定在所述次梁的上方。
但对于一些在空间上有要求的项目，如地下增层改造托换桩承载力检测项目，堆载法则显然不适合。锚桩法虽适用类似项目，但在实验前需浇筑反力梁，且试验结束后，须凿除反力梁，不能循环使用。因此，锚桩法存在不经济及试验时间长等问题。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置及方法，结构简单，方便实验过程中的拼装与拆卸。
一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，安装于试桩与结构梁之间，所述结构梁固定在结构柱上，包括加载装置以及与加载装置连接的测试装置；
所述的加载装置包括支撑件、载荷柱以及带加压装置的千斤顶，所述千斤顶放置在试桩的上端，所述的载荷柱设置在千斤顶和支撑件之间，所述支撑件的上端与结构梁的下端面相抵；所述的载荷柱由若干个钢套筒可拆卸固定而成；
所述的测试装置包括设置在加载装置侧边的基准梁、安装在基准梁上的位移传感器以及分别与加压装置和位移传感器连接的静载荷测试分析仪。
本发明中，所述支撑件为t型结构，包括横向的加勒型钢和竖向的型钢短柱，所述加勒型钢和型钢短柱之间连接有钢管斜撑。
所述的加载装置还包括环绕固定在结构柱上的至少一个直角钢合页，其中，最下方直角钢合页的下端焊接有水平的钢板，所述钢板的自由端设置在支撑件和载荷柱之间。
为了便于现场安装，每个钢套筒的外侧对称设有拉手。
支撑件与载荷柱之间、载荷柱与千斤顶之间，以及千斤顶与试桩之间均设有钢垫板和钢垫圈。钢垫板和钢垫圈的数量可以调整，用于适应不同工作空间的需求。
所述的位移传感器通过磁性表座固定在基准梁上。
本发明还提供了一种利用上述桩基础静载荷实验装置进行静载荷实验的方法，包括以下步骤：
(1)根据现场实际情况，安装加载装置与测试装置；
(2)载荷加载：控制加压装置对试桩进行分级加载，每级载荷施加后，分别按5min，15min，30min，45min，60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次桩顶沉降量；当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，可施加下一级荷载，直到达到终止加载标准；
(3)载荷卸载：分级进行卸载，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，且逐级等量卸载；卸载时，每级荷载维持1h，分别按第15min，30min，60min测读桩顶沉降量后，卸载下一级荷载；卸载至零后，测读桩顶残余沉降量。
步骤(2)中，桩顶沉降速率达到相对稳定标准具体为：每1h内的桩顶沉降量不超过0.1mm。
所述的终止加载条件包括：
a.某一级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量2倍，且经过24h尚未达到沉降的相对稳定标准；
b.已达到设计要求的最大加载值且桩顶沉降达到相对稳定标准；
c.楼板、结构柱或结构梁出现裂缝。
在载荷加载过程中，当静载荷测试分析仪上显示的p-s曲线呈缓变型时，载荷可加载至桩顶总沉降量达到60-80mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的静载荷实验装置都是通过简单的构件组成，可以在现场进行拼装，实验结束之后，可将其拆除，并运到下一个项目，具有结构简单，运输方便等优点。
2、本发明的静载荷实验装置可以提供三部分的反力，第一部分为直角钢合页与结构柱之间的摩擦力，第二部分为结构梁与楼板提供的反力，最后一部分为混凝土块的自重反力。上述反力分步施加，先施加第一和第二部分的反力；当以上两部分的反力不足时，可在试桩区正上方位置堆放混凝土块，以此来提供足够的反力。
附图说明
图1为本发明一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置的整体结构示意图。
图中：混凝土块1，结构梁2，楼板3，加勒型钢4，型钢短柱5，钢管斜撑6，钢垫板7，钢垫圈8，钢套筒9，千斤顶10，基准梁11，磁性表座12，位移传感器13，试桩14，加压装置15，静载荷测试分析仪16，直角钢合页17，结构柱18，钢板19。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，整体安装于地基上的试桩14与结构柱18上的结构梁2之间，包括加载装置以及与加载装置连接的测试装置。
加载装置包括支撑件、载荷柱以及带加压装置15的千斤顶10，千斤顶10设置在试桩14的上端。载荷柱由若干个钢套筒9可拆卸固定而成，其设置在千斤顶10和支撑件之间。
支撑件为t型结构，包括横向的加勒型钢4和竖向的型钢短柱5，加勒型钢4和型钢短柱5之间连接有钢管斜撑6，安装完成后，加勒型钢4与结构梁2的下端面相抵。
结构柱18上环绕固定有两个直角钢合页17，其中，下方直角钢合页的下端焊接有水平的钢板19，钢板19的自由端设置在支撑件和载荷柱之间。在安装时，型钢短柱5可以先置于钢板19上，完成初步固定，然后在钢板19下安装载荷柱与千斤顶10。
本发明中的测试装置包括设置在加载装置侧边的基准梁11、安装在基准梁11上的位移传感器13以及分别与加压装置15和位移传感器13连接的静载荷测试分析仪16。其中，位移传感器13通过磁性表座12固定在基准梁11上。
为了便于现场安装，每个钢套筒9的外侧对称设有拉手。
钢板19与钢套筒9之间、钢套筒9与千斤顶10之间，以及千斤顶10与试桩14之间均设有钢垫板7和钢垫圈8，根据实际需求，可调整钢垫板7和钢垫圈8的数量。
本发明的静载荷实验装置可提供三部分的反力，第一部分为直角钢合页17与结构柱18之间的摩擦力；第二部分为结构梁2与楼板3提供的反力；最后一部分为混凝土块1的自重反力。本发明的反力分步施加，先施加第一及第二部分的反力；当以上两部分的反力不足时，可在试桩区正上方位置堆放混凝土块1，以此来提供足够的反力。同时，可在上层堆载的楼板3周边观察是否有裂缝，这也为结束实验提供了一个判定标准。
本发明的静载荷实验装置通过简单的构件组成，可以在现场进行拼装，实验结束之后，可将其拆除，并运到下一个项目。其中，现场组装的过程如下：
s1，在结构柱18顶部组装直角钢合页17；
s2，组成由加勒型钢4、型钢短柱5及钢管斜撑6组成的t型结构的支撑件；
s3，将步骤s2组成的结构放置在直角钢合页17的钢板19上，并确保和试桩14中心在同一铅垂线上；
s4，在试桩14上方放置钢垫圈8，在钢垫圈8上方放置钢垫板7，在钢垫板7上方放置千斤顶10；
s5，在千斤顶10上方放置钢垫板7；在钢垫板7上方放置钢垫圈8；在钢垫圈8上方放置钢套筒9；
s6，在钢套筒9上方放置钢垫圈8；在钢垫圈8上方放置钢垫板7，并于步骤s2组成的结构相接触，且和试桩14中心在同一铅垂线上；
s7，组装千斤顶10和加压装置15；
s8，组装基准梁11，并在基准梁11上架设磁性表座12；
s9，在磁性表座12上固定位移传感器13，并将位移传感器13和加压装置15与静载荷测试分析仪16连接在一起。
利用上述桩基础静载荷实验装置进行实验时，包括加载步骤、终止加载步骤和卸载步骤。
加载步骤：
1.加载应分级进行，且采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载值或预估极限承载力的1/10，其中，第1级加载量可取分级荷载的2倍；
2.每级荷载施加后，应分别按第5min，15min，30min，45min，60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次桩顶沉降量；
3.试桩沉降相对稳定标准：每1h内的桩顶沉降量不得超过0.1mm；
4.当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，可施加下一级荷载；
终止加载标准：
1.在某一级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量的5倍，且桩顶总沉降量超过40mm；
2.某一级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量2倍，且经过24h尚未达到沉降相对稳定标准(加载步骤第3条)；
3.已达到设计要求的最大加载值且桩顶沉降达到相对稳定标准(加载步骤第3条)；
4.楼板，结构柱及梁出现裂缝；
5.p-s曲线(载荷-沉降量曲线)呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量达到60-80mm；
卸载步骤：
1.卸载应分级进行，每级卸载量宜取加载时分级荷载的2倍，且应逐级等量卸载；
2.卸载时，每级荷载维持1h，应分别按第15min，30min，60min测读桩顶沉降量后，即可卸载下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，安装于试桩与结构梁之间，所述结构梁固定在结构柱上，其特征在于，包括加载装置以及与加载装置连接的测试装置；
所述的加载装置包括支撑件、载荷柱以及带加压装置的千斤顶，所述千斤顶放置在试桩的上端，所述的载荷柱设置在千斤顶和支撑件之间，所述支撑件的上端与结构梁的下端面相抵；所述的载荷柱由若干个钢套筒可拆卸固定而成；
所述的测试装置包括设置在加载装置侧边的基准梁、安装在基准梁上的位移传感器以及分别与加压装置和位移传感器连接的静载荷测试分析仪。
2.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，其特征在于，所述支撑件为t型结构，包括横向的加勒型钢和竖向的型钢短柱，所述加勒型钢和型钢短柱之间连接有钢管斜撑。
3.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，其特征在于，所述的加载装置还包括环绕固定在结构柱上的至少一个直角钢合页，其中，最下方直角钢合页的下端焊接有水平的钢板，所述钢板的自由端设置在支撑件和载荷柱之间。
4.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，其特征在于，每个钢套筒的外侧对称设有拉手。
5.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，其特征在于，支撑件与载荷柱之间、载荷柱与千斤顶之间，以及千斤顶与试桩之间均设有钢垫板和钢垫圈。
6.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置，其特征在于，所述的位移传感器通过磁性表座固定在基准梁上。
7.一种利用权利要求1～7任一所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置进行静载荷实验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据现场实际情况，安装加载装置与测试装置；
(2)载荷加载：控制加压装置对试桩进行分级加载，每级载荷施加后，分别按5min，15min，30min，45min，60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次桩顶沉降量；当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，可施加下一级荷载，直到达到终止加载标准；
(3)载荷卸载：分级进行卸载，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，且逐级等量卸载；卸载时，每级荷载维持1h，分别按第15min，30min，60min测读桩顶沉降量后，卸载下一级荷载；卸载至零后，测读桩顶残余沉降量。
8.根据权利要求7所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置进行静载荷实验的方法，其特征在于，步骤(2)中，桩顶沉降速率达到相对稳定标准具体为：每1h内的桩顶沉降量不超过0.1mm。
9.根据权利要求7所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置进行静载荷实验的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的终止加载条件包括：
a.某一级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量2倍，且经过24h尚未达到沉降的相对稳定标准；
b.已达到设计要求的最大加载值且桩顶沉降达到相对稳定标准；
c.楼板、结构柱或结构梁出现裂缝。
10.根据权利要求9所述的适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置进行静载荷实验的方法，其特征在于，在载荷加载过程中，当静载荷测试分析仪上显示的p-s曲线呈缓变型时，载荷可加载至桩顶总沉降量达到60-80mm。
技术总结
本发明公开了一种适用于狭小空间的桩基础静载荷实验装置及方法，其中，桩基础静载荷实验装置安装于地基上的试桩与结构柱上的结构梁之间，包括加载装置以及与加载装置连接的测试装置；所述的加载装置包括支撑件、载荷柱以及带加压装置的千斤顶，所述千斤顶设置在试桩的上端，所述的载荷柱设置在千斤顶和支撑件之间，所述支撑件的上端与结构梁的下端面相抵；所述的载荷柱由若干个钢套筒可拆卸固定而成；所述的测试装置包括设置在加载装置侧边的基准梁、安装在基准梁上的位移传感器以及分别与加压装置和位移传感器连接的静载荷测试分析仪。本发明结构简单，适用于狭小空间，方便实验过程中的拼装与拆卸，可循环使用。
技术研发人员：单华峰;邱战洪;汪文洁
受保护的技术使用者：台州学院
技术研发日：.12.11
技术公布日：.02.28
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