[發明專利]一種螺旋樁施工和豎向承載力試驗裝置

有效

• 申請號: 201710725284.4
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107687944B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王樂;丁紅巖;張浦陽;樂叢歡
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明屬于螺旋樁施工與試驗技術領域，公開了一種螺旋樁施工和豎向承載力試驗裝置，由搭設實驗槽上的支架和安裝在支架上的動力裝置構成，動力裝置包括連接部分、提供豎向動力部分和控制扭矩部分，提供豎向動力部分和控制扭矩部分均通過PCL控制，PCL協調螺旋樁安裝過程中豎向速度和扭轉速度之間的比值，并在螺旋樁安裝到位后停止控制扭矩部分，通過提供豎向動力部分測量螺旋樁的豎向承載力。本發明能夠滿足螺旋樁安裝過程中旋轉速度與下降速度的比例關系，更好的完成安裝，并且可以測量不同的安裝速度對于安裝過程的影響；還能夠在安裝在位后停止扭轉并進行豎向承載力試驗，從而完成螺旋樁的安裝和承載力的測量。

技術領域

本發明屬于螺旋樁施工與試驗技術領域，具體的說，是涉及一種依靠扭轉和施加極小壓力而安裝的螺旋樁施工和豎向加載試驗裝置。

背景技術

隨著人類社會的發展，城市中樓宇間的距離越來越狹窄，利用常規的樁基作為基礎在施工過程造成的土體擾動過大，對于臨近建筑的影響太大，可能會造成建筑物的不規則沉降，從而對建筑物造成危害。螺旋樁的施工過程不僅快速，對于周邊土體的擾動也十分微弱，同時對于同樣直徑情況下的螺旋樁其豎向承載力遠大于常規的樁基。

不僅如此，現在螺旋樁也開始越來越多的應用到海上風電領域，由于海上的氣候變化莫測，對于其樁基的施工要求十分嚴格，需要在一個平靜的海況下進行施工，因此施工效率就極為重要，而螺旋樁的施工效率極高，其施工效率是常規樁基的數十倍。但是現階段對于螺旋樁的研究相對傳統樁基的研究還較少。為了更好的研究螺旋樁的施工過程和受力過程，需要更完善的研究設備。

發明內容

本發明旨在根據現有試驗槽尺寸而設計提出一種不僅能夠同時控制螺旋樁扭轉速度和在豎直方向下降速度的螺旋樁安裝，并且還能在安裝到位后對豎直方向進行定速和定載荷控制的試驗裝置；該裝置能夠最大程度的模擬樁基受到豎向荷載的情況并提高試驗效率，不會像常規樁基的豎向荷載試驗過程中需要安裝反力錨，減少了對試驗樁周圍土體的擾動，并免去了安裝反力錨的時間和成本，能夠更加準確的分析研究螺旋樁的安裝和受力問題，從而提升螺旋樁施工的深度和準確度。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種螺旋樁施工和豎向承載力試驗裝置，由搭設實驗槽上的支架和安裝在支架上的動力裝置構成；

所述動力裝置包括通過四根長固定光軸連接的上固定板和下固定板，上固定板和下固定板通過直線軸承安裝有四根豎直設置的可移動直線光軸，四根所述可移動直線光軸由上到下依次穿過上固定板和下固定板，且底端固定連接有下移動板；所述下移動板設置在所述下固定板下方，所述下固定板中部開設有中心孔，所述下移動板通過穿過中心孔的四根豎直設置的所述短固定光軸連接有上移動板，所述上移動板設置在所述上固定板和所述下固定板之間；

所述上固定板安裝有豎向伺服電機和電動推桿，所述豎向伺服電機為所述電動推桿提供動力，所述電動推桿底端穿過所述上固定板且通過法蘭連接有拉壓力傳感器，所述拉壓力傳感器下部通過法蘭連接在所述上移動板上端面；

所述上移動板下端面通過法蘭連接有扭矩伺服電機，所述扭矩伺服電機下端通過法蘭連接有扭矩傳感器，所述扭矩傳感器下端通過法蘭連接在螺旋樁頂部，所述扭矩傳感器的上部的法蘭和下部的法蘭之間由四根扭矩支撐軸支撐；所述扭矩伺服電機設置在所述下移動板上方，所述扭矩傳感器設置在所述下移動板下方；

所述豎向伺服電機和所述扭矩伺服電機均通過PCL控制，PCL用于協調螺旋樁安裝過程中所述豎向伺服電機提供的豎向速度和所述扭矩伺服電機提供的扭轉速度之間的比值，并在螺旋樁安裝到位后停止所述扭矩伺服電機，通過所述豎向伺服電機測量所述螺旋樁的豎向承載力。

所述支架包括兩個縱向鋼管，兩根所述縱向鋼管之間焊接有等距離間隔設置的多個橫向鋼管。

所述下固定板底面固定有支撐底座，支撐底座坐落于所述支架并與所述支架焊接固定。