一种大吨位静载试验加力系统

1.一种大吨位静载试验加力系统，包括箱形梁和配重箱，其特征在于：所述箱形梁（4）的下平面中部固定有加强板（15）；
所述箱形梁内部还安装有若干条垂直于箱形梁长度延伸方向的横向加劲肋；所述箱形梁内最外侧的横向加劲肋距离箱形梁端部外壁距离小于横向加劲肋之间的距离。
2.如权利要求1所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述加强板材料与箱形梁底板相同，加强板的厚度和宽度与箱形梁底板相等。
3.如权利要求1所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述配重箱为由底板（8）和四块侧板（7）拼装成上部开放的箱型结构，底板的至少一组对边还有垂直于底板（8）的护板（10）。
4.如权利要求1所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述配重箱包括侧板和底板，侧板（7）和底板（8）、侧板（7）和侧板（7）的连接处之间均具有交错配置的销轴固定套（9）；侧板和底板、侧板和侧板之间均采用销轴穿过所述销轴固定套（9）连接。
5.如权利要求1所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述箱形梁长度延伸方向中部包括加劲肋加强区，所述加劲肋加强区的横向加劲肋的安装密度大于箱形梁内部其他区域，且加劲肋加强区的长度大于加强板（15）长度。
6.如权利要求1所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述箱形梁上还具备有用于与其他箱形梁相连的连接结构。
7.如权利要求6所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述连接结构为在箱形梁侧面均匀布置的多个螺栓孔和对应的螺栓。
8. 如权利要求1所述大吨位静载试验加力系统，其特征在于：所述配重箱四角安装有吊环。

一种大吨位静载试验加力系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于建筑工程领域，涉及一种大吨位静载试验加力系统。\n背景技术\n[0002] 目前，在各种静载试验中，反力系统主要有以下几种形式：锚桩横梁反力装置，人\n工砂袋堆重平台反力装置，组合式配重箱堆重和组合式箱形梁平台反力装置。\n[0003] 1、堆载反力梁装置系统\n[0004] 如图4所示，该反力装置系统主要由堆载重物和平台组成，其结构特点和作用原\n理如下：堆载反力梁装置就是在试桩6桩头上以桩头为中心使用型钢梁2设置一承重平台，\n上堆重物，依靠放在桩头上的千斤顶5将平台逐步顶起，从而将力施加到桩头上。反力装置\n的主梁可以选用型钢，也可用自行加工的箱形梁，平台形状可以根据需要设置为方型或矩\n形，堆载用的重物可以选用砂袋、混凝土预制块、钢锭、甚至就地取土装袋。其安装示意图如\n图一所示。\n[0005] 此种装置的优点是可对试桩静载试验随机抽样；缺点是大吨位试验时，若用袋装\n砂石或场地土等作为堆重物，由于上部荷载较大，造成堆载时间较长，容易鼓凸倒塌造成安\n全隐患，另外，人工装砂袋堆重劳动强度大，堆载量小。若用混凝土预制块或钢锭作为堆载\n重物，堆载量大，这样就大大减少了安装时间，但运输量大、运输费用高，试验成本增高。\n[0006] 2、锚桩横梁反力装置系统\n[0007] 如图5所示，该反力装置系统由锚桩13和横梁12组成，其结构特点和作用原理如\n下：锚桩反力梁装置就是将试桩6周围对称的几根锚桩用锚筋14与横梁连接起来，依靠桩\n头上的千斤顶5将横梁顶起，由被连接的锚桩提供反力。提供反力的大小由锚桩的数量，横\n梁的强度和被连接的锚桩的抗拔力决定。其安装示意图如图二所示。\n[0008] 它的优点是反力系统反力较大；缺点是这种装置安装时荷载对中不易控制，试验\n的开始阶段容易产生过冲；当使用工程桩做锚桩时，会对工程桩的承载力产生一定的影响，\n如果为试验桩设置专用的锚桩，则会造成锚桩成桩时间长，从而大大增加相关检测成本；在\n工程桩较密的情况下，锚桩位置难以确定；锚桩在试验过程中受到上拔力的作用，其桩周土\n的扰动同样会影响到试桩；还有就是一旦试桩破坏，需要另行选桩且对大吨位灌注桩静载\n试验无法随机抽样。\n[0009] 3、组合式配重箱堆重和组合式箱形梁平台反力装置系统\n[0010] 目前采用型钢作为反力梁及砂袋堆重进行静载试验是一种常用的试验方法，并根\n据堆载大小增加型钢梁的个数，由若干型钢梁的组合的反力装置具有承载力低、稳定性能\n差以致试验过程中不安全等缺点；而砂袋堆重的缺点与堆载反力梁装置系统一样。\n发明内容\n[0011] 为克服传统反力装置系统存在的承载能力低、稳定性差、操作不安全、试验成本高\n的技术缺陷，本发明提供一种大吨位静载试验加力系统。\n[0012] 本发明所述一种大吨位静载试验加力系统，包括箱形梁和配重箱，其特征在于：所\n述箱形梁的下平面中部固定有加强板。\n[0013] 优选的，所述加强板材料与箱形梁底板相同，加强板的厚度和宽度与箱形梁底板\n相等。\n[0014] 优选的，所述配重箱为由底板和四块侧板拼装成上部开放的箱型结构，底板的至\n少一组对边还有垂直于底板的护板。\n[0015] 进一步的，所述配重箱的侧板和底板、侧板和侧板的连接处之间均具有交错配置\n的销轴固定套；侧板和底板、侧板和侧板之间均采用销轴穿过所述销轴固定套连接。\n[0016] 优选的，所述箱形梁内部还安装有若干条垂直于箱形梁长度延伸方向的横向加劲\n肋。\n[0017] 进一步的，所述箱形梁长度延伸方向中部有包括加劲肋加强区，所述加劲肋加强\n区的横向加劲肋的安装密度大于箱形梁内部其他区域，且加劲肋加强区的长度大于加强板\n长度。\n[0018] 进一步的，所述箱形梁内最外侧的横向加劲肋距离箱形梁端部外壁距离小于横向\n加劲肋之间的距离。\n[0019] 优选的，所述箱形梁上还具备有用于与其他箱形梁相连的连接结构。\n[0020] 进一步的，所述连接结构为在箱形梁侧面均匀布置的多个螺栓孔和对应的螺栓。\n[0021] 优选的，所述配重箱四角安装有吊环。\n[0022] 采用本发明所述的大吨位静载试验加力系统，对箱形梁与千斤顶的支撑面增加了\n加强板，增大了箱形梁中部耐受的最大正应力，实现了一种快速高效的大吨位静载试验加\n力系统，反力可达6000kN～12000kN。箱形梁内部增加横向加筋肋增强了抵抗中部压应力\n和两端剪应力能力，对配重箱的改进增强了配重箱的负重能力且方便吊装。\n附图说明\n[0023] 图1示出本发明所述大吨位静载试验加力系统的一种具体实施方式的示意图；\n[0024] 图2示出本发明所述配重箱的一种具体实施方式的示意图；\n[0025] 图3示出本发明所述箱形梁的一个具体实施例的横截面示意图；\n[0026] 图4示出堆载反力梁装置系统的示意图；\n[0027] 图5示出锚桩横梁反力装置系统的示意图；\n[0028] 各图中附图标记名称为：1.配重箱 2.型钢梁 3.支撑柱 4.箱形梁 5.千斤顶\n6.试桩 7.侧板 8.底板 9.销轴固定套 10.护板 11.堆载重物 12.横梁 13.锚筋 14.锚\n桩 15.加强板。\n具体实施方式\n[0029] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。\n[0030] 一种大吨位静载试验加力系统，包括箱形梁4和配重箱1，其特征在于：所述箱形\n梁4的下平面中部固定有加强板15。\n[0031] 静载试验中，如附图1所示，在被测试桩周围安装支撑型钢梁的支撑柱3，型钢梁2\n上放置配重箱1，型钢梁下有箱形梁4，依靠放置在试桩桩头上的千斤顶5对箱形梁中部加\n力，将箱形梁、型钢梁和配重箱逐步顶起，从而将力施加到被测试桩6的桩头上。\n[0032] 组合式箱形梁的作用是将配重箱的堆载重量通过组合式箱形梁传递到千斤顶，再\n通过千斤顶向桩基施加垂直作用力，从而达到静载试验的要求。试验中最大弯矩和最大剪\n力出现在组合式箱形梁与千斤顶的连接部分处，为增强连接部分的强度，在箱形梁与千斤\n顶接触的下平面中部增加一块加强板15；加强板的形状、厚度和材料根据试验中达到的最\n大弯矩和最大剪力计算，并考虑适当的工程裕量确定。\n[0033] 为更好说明本发明所述加强板的作用以及加强板形状、厚度和材料的选择，一个\n具体实施例如下文所述。\n[0034] 静载试验堆重600吨，型钢梁长度12米，型钢梁的中部由箱形梁和千斤顶支撑，由\n于型钢梁的长度远大于千斤顶的支撑面尺寸，在工程上符合采用悬臂结构的条件，采用悬\n臂结构模型对箱形梁的受力情况进行计算，对弯矩和剪力的计算结果如下：\n[0035] 最大弯矩出现在箱形梁中部支撑处，最大弯矩为：M=9000KN.m。\n[0036] 最大剪力出现在箱形梁中部支撑处，最大剪力为：V=3000KN。\n[0037] 原有的箱形梁的具体尺寸如附图3所示，其中：h=1000mm，b=600，tw=25mm，t=25mm。\n[0038] 箱形梁采用Q345钢 ，按照钢结构设计规范GB50017-2003，钢板的最大正应力为\n2 2\n295N/mm，最大剪应力为170N/mm，对12米长型钢梁，单边悬臂长度A为6米，梁端挠度为 。\n[0039] 对箱形梁梁截面的惯性矩：\n[0040] \n[0041] 式中h0为腹板的计算高度\n[0042] 得出最大正应力：\n[0043] \n[0044] 式中γ为梁截面塑性发展系数，ymax为计算点到梁中和轴的距离。\n2\n[0045] 根据钢结构设计规范GB50017-2003，Q345钢最大正应力为295N/mm,可见对原有\n箱形梁，中部最大正应力超过了材料允许范围。\n[0046] 对箱形梁中部下平面增加一块加强板，加强板为Q345钢板，与箱形梁底板材料相\n同，方便进行焊接安装，宽度和厚度也相同，厚度，宽度和材料都相同意味着加强板和箱形\n梁底板的截面受力强度相等，利于千斤顶支撑处截面受力分布。加强板与箱形梁底板宽度\n相同也利于安装和运输。加强板板长1米，宽600毫米，厚25毫米，增加了加强板后，对箱\n形梁强度再次验算。\n[0047] \n[0048] \n[0049] 增加了加强板后，箱形梁支撑处的最大弯曲正应力小于Q345钢最大正应力295N/\n2\nmm,符合要求。\n[0050] 继续对增加了加强板的箱形梁其他应力参数进行计算检验。\n[0051] 支撑处最大剪应力为\n[0052] \n[0053] 式中V为计算截面沿腹板平面作用的剪力，S为计算剪应力处以上毛截面对中和\n轴的面积距。\n[0054] 箱形梁梁端挠度为\n[0055] \n[0056] q为均布线荷载标准值（Kn/m），E为钢的弹性模量(N/mm2)。\n[0057] 对附加的加强板边缘处强度进行计算检验。\n[0058] 加强板边缘处弯矩:M=6250KN.M；\n[0059] 加强板边缘处剪力：V=2500KN；\n[0060] 则加强板边缘处最大弯曲正应力\n[0061] \n[0062] 最大剪应力\n[0063] \n[0064] 由上述验算可知，加强板处的强度符合设计要求。\n[0065] 在箱形梁中间部分，由于\n[0066] ，根据钢结构设计规范GB50017-2003，对箱形梁进行局部稳定性\n计算，发现有：\n[0067] ，其中fy为钢材屈服点。\n[0068] 优选的，所述箱形梁长度延伸方向中部有包括加劲肋加强区，所述加劲肋加强区\n的横向加劲肋的安装密度大于箱形梁内部其他区域，且加劲肋加强区的长度大于加强板15\n长度\n[0069] 根据构造要求，箱形梁与千斤顶接触区部分压应力值较大，箱形梁两端部分剪应\n力较大，因此在箱形梁与千斤顶接触区中心左右一定范围内及箱梁边缘处横向加劲肋间距\n较小，其他位置间距较大。横向加劲肋加密的中间部分宽度应该大于静载试验时千斤顶与\n箱形梁的接触宽度，所述箱形梁边缘横向加筋肋间距指最靠近箱形梁端部的一条横向加筋\n肋与箱形梁边缘的距离，或最靠近箱形梁端部的若干条横向加筋肋之间的间距。\n[0070] 一个具体实施例为：箱形梁横向加筋肋间距在千斤顶左右各1.5m范围内及箱形\n梁最外侧横向加筋肋与箱形梁边缘间距取500mm，其他位置取1000mm。\n[0071] 本发明对配重箱做了改进，所述配重箱为由底板和四块侧板拼装成上部开放的箱\n型结构，底板的至少一组对边还有垂直于底板的护板10。\n[0072] 具体的，所述配重箱的侧板7和底板8、侧板和侧板的连接处之间均具有交错配置\n的销轴固定套9，侧板和底板、侧板和侧板之间均采用销轴穿过所述销轴固定套9连接。销\n轴与销轴固定套9的连接强度高，适合用于重量较大的配重箱。\n[0073] 优选的，所述配重箱四角安装有吊环，方便吊车对配重箱进行吊装。\n[0074] 当进行更大吨位试验时，可以将多根箱形梁连接起来以满足试验要求。优选的，所\n述箱形梁上还具备有用于与其他箱形梁相连的连接结构。连接结构具体可以采用在在箱形\n梁侧面均匀布置的多个螺栓孔以及对应的螺栓，方便箱形梁与箱形梁之间的固定。\n[0075] 采用本发明所述的大吨位静载试验加力系统，对箱形梁与千斤顶的支撑面增加了\n加强板，增大了箱形梁中部耐受的最大正应力，实现了一种快速高效的大吨位静载试验加\n力系统，反力可达6000kN～12000kN。箱形梁内部增加横向加筋肋增强了抵抗中部压应力\n和两端剪应力能力，对配重箱的改进增强了配重箱的负重能力且方便吊装。\n[0076] 前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果\n不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合\n使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并\n非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡\n是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范\n围内。