一种基桩自平衡试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种基桩自平衡试验装置，属于建筑基桩自平衡静载试验技术领域。

背景技术：

20世纪80年代，美国学者osterberg提出，将一个压力箱预埋在桩尖处，用以测试不同桩基的受力情况，取得了一些成果。20世纪90年代中国的一些学者引进了这种方法，并将其发展成将压力箱置放在桩身某一称为“自平衡点”的高度处。用压力箱（实际就是千斤顶）施压，向上一直将上段桩顶出地面，达到承载力的极限状态同时，千斤顶的底座反力也将下段桩压到其承载力的极限状态。

自平衡试桩法是接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，将一种特制的加载设备——荷载箱，与钢筋笼相接，埋入桩的指定位置，并将荷载箱的高压油管和位移棒一起引到地面，由高压油泵向荷载箱充油而加载。荷载箱通过厚钢板将力传递到桩身，无应力集中现象；其上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡--自平衡来维持加载。根据向上向下q～s曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形。

基桩自平衡试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。假设基桩受荷后，桩身结构完好（无破损，混凝土无离析、断裂现象），则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋计，可以实测到各钢筋应力计在每级荷载作用下所得的应力—应变关系，可以推出相应桩截面的应力—应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求。由此便可在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力pz值及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。

由于试验过程中，试验所需力全部来自于压力箱，压力箱的力量较大，因此现有技术中的自平衡试验装置存在试桩桩头局部应力集中的现象，一旦出现应力集中则有可能出现压力箱的基桩损坏的现象，影响试验进行。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够最大限度缓解压力箱两侧基桩应力集中现象的自平衡试验装置。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基桩自平衡试验装置，其特征在于，包括载荷箱、导向筋及环形加强筋，所述载荷箱包括两块环形钢板及设置于两块环形钢板之间的若干千斤顶；

处于上端的环形钢板连接于上端主筋，处于下端的环形钢板连接于下端主筋，所述环形钢板与主筋之间还通过导向筋连接，所述导向筋连接于环形钢板的内沿；所述环形加强筋连接于主筋，且以导向筋的主筋连接端为起点向上、向下依次分布。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述上端主筋还连接箍筋，所述箍筋自载荷箱上表面向上延伸3m，所述下端主筋还连接箍筋，所述箍筋自载荷箱下表面向下延伸3m。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述箍筋是螺旋箍筋，所述螺旋箍筋的间距是100mm。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述环形加强筋的间距是2m，环形加强筋的规格与主筋相同。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述导向筋是圆钢，导向筋的数量等于主筋的数量。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述导向筋与载荷箱所在平面的夹角是60度。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述主筋与环形钢板之间还设有加强筋，所述加强筋的数量等于主筋，所述主筋、环形钢板、加强筋之间的连接方式是满焊。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述导向筋与主筋、环形钢板之间的连接方式是双面满焊，且焊缝长度不小于120mm。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，两块环形钢板均设有声测管预留孔及油管预留孔。

优选，前述的基桩自平衡试验装置，所述下端主筋的上端连接于处于下端的环形钢板的外沿，所述上端主筋的下端连接于处于上端的环形钢板的外沿并向下延伸，所述下端主筋与上端主筋之间还设有张开缝。

本实用新型所达到的有益效果：

相对于现有技术，本实用新型能够在最大限度上缓解基桩自平衡试验过程中在载荷箱上下位置出现的应力集中现象，避免试验过程中损坏基桩。

导向筋在中心通孔的上端、下端形成导向结构，可保证灌注混凝土时导管能顺利通过荷载箱，同时加强荷载箱与钢筋笼的连接强度。

在荷载箱上、下导向筋的端部的环形加强箍，2m间隔布置，向上、向下等距排列，使荷载箱与基桩钢筋笼连接更稳固，起着局部加强基桩荷载箱位置。

本实用新型采用箍筋间距为100mm的螺旋箍筋，并且在荷载箱上、下3m范围内加密，这样既能留有充足的间距，使得基桩混凝土中的粗集料能够顺利通过，保证混凝土的正常翻浆，又能保证混凝土基本强度，在做自平衡试验时，能提供足够的反力，避免了应力局部集中。

附图说明

图1是本实用新型整体机构主视图（隐藏螺旋箍筋）；

图2是本实用新型图1中c-c截面图；

图3是本实用新型螺旋箍筋示意图；

图中附图标记的含义：1-主筋；2-声测管；3-环形加强箍；4-荷载箱；5-导向筋；6-加强筋；7-张开缝；41-千斤顶；42-声测管预留孔；43-油管预留孔；44-中心通孔；45-环形钢板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1至图2所示：本实施例公开了一种基桩自平衡试验装置，包括载荷箱4、导向筋5及环形加强筋3，载荷箱4包括两块环形钢板45及设置于两块环形钢板45之间的若干千斤顶41，若干千斤顶41最好以环形钢板45的中心为轴心均匀分布，通过控制这些千斤顶能够实现两块环形钢板45之间距离的变化。

主筋1包括位于载荷箱4上端的上端主筋以及位于载荷箱4下端的下端主筋，上下两部分主筋中间是断开的，具体的：处于上端的环形钢板45连接于上端主筋，处于下端的环形钢板45连接于下端主筋。主筋与环形钢板45之间还设有加强筋6，加强筋6的数量等于主筋，主筋、环形钢板45、加强筋6之间的连接方式是满焊，加强筋6可选用l型加强筋，其两个边分别焊接于主筋、环形钢板45。

下端主筋的上端连接于处于下端的环形钢板45的外沿，上端主筋的下端连接于处于上端的环形钢板45的外沿并向下延伸，下端主筋与上端主筋之间还设有张开缝7，也就是说在钢筋笼主筋应在荷载箱4下端的底板环形钢板45上缘全部断开（主筋1的断开处），此工序宜在下笼时完成，以保证吊装安全。

环形钢板45与主筋之间还通过导向筋5连接，导向筋5的一端连接于环形钢板45的内沿，另一端连接于主筋，导向筋5最好选采用圆钢，其数量、规格同主筋，无圆钢时也可采用螺纹钢筋替代。环形加强筋3连接于主筋，且以导向筋5的主筋连接端为起点向上、向下依次分布，并且以2m为间隔依次向上、向下排列。环形加强筋3的规格最好与主筋相同。

可以看出：导向筋5相对于水平面倾斜设置，并且沿着环形钢板45中心的中心通孔44向外倾斜，该倾斜角度最好是60度，因此导向筋5能够在中心通孔44的上端、下端形成导向结构，因此导向筋5也可称之为喇叭筋，可保证灌注混凝土时导管能顺利通过荷载箱，同时加强荷载箱4与钢筋笼的连接强度。

导向筋5与主筋、环形钢板45之间的连接方式最好是双面满焊，且焊缝长度不小于120mm，以避免施工过程中荷载箱4脱落。

结合图1及图3：本实施例的上端主筋还连接箍筋，箍筋自载荷箱4上表面向上延伸3m，下端主筋也连接箍筋，箍筋自载荷箱4下表面向下延伸3m。箍筋可选用螺旋箍筋，螺旋箍筋的间距是100mm。箍筋使得基桩混凝土中的粗集料能够顺利通过，保证混凝土的和易性，确保荷载箱4位置混凝土完好，用以提供足够的千斤顶的反力，不会出现局部应力集中。

为了给千斤顶41的油管以及声测管预留通道，声测管预留通道作用有二，一是为基桩周围土体休止期到了以后用以跨孔超声波检测仪检测桩身完整性；二是在做自平衡试验，作为位移测试的通道，声测管预留通道通常有四根，对称的两根声测管测试桩身上桩体位移用，另外的两根用以测试桩身下桩体位移，本实施例在两块环形钢板45均设有声测管预留孔42及油管预留孔43。

相对于现有技术，本实施例能够在最大限度上缓解基桩自平衡试验过程中在载荷箱4上下位置出现的应力集中现象，避免试验过程中损坏基桩。

在荷载箱4上、下导向筋的端部的环形加强箍4，2m间隔布置，向上、向下等距排列，使荷载箱4与基桩钢筋笼连接更稳固，起着局部加强基桩荷载箱位置。

本实施例采用箍筋间距为100mm的螺旋箍筋，并且在荷载箱上、下3m范围内加密，这样既能留有充足的间距，使得基桩混凝土中的粗集料能够顺利通过，保证混凝土的正常翻浆，又能保证混凝土基本强度，在做自平衡试验时，能提供足够的反力，避免了应力局部集中。

导向筋5在中心通孔44的上端、下端形成导向结构，可保证灌注混凝土时导管能顺利通过荷载箱，同时加强荷载箱4与钢筋笼的连接强度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。