[发明专利]管桩竖向静载试验连接装置、使用该装置的试验系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于桩基检测技术领域，尤其涉及一种预应力混凝土管桩桩基竖向静载试验连接装置，还涉及使用该连接装置的试验系统，另涉及该系统的试验方法。

背景技术

预应力混凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型方法制成的一种圆管形钢筋混凝土预制桩，目前，各种类型的预应力混凝土管桩已广泛应用于房屋建筑工程、深水码头结构、道路桥梁工程等。在工程建设中，桩的承载力已成为控制工程质量的一个非常重要的技术手段，而桩基竖向静载试验是确定桩基承载力最直观、最可靠的方法。预应力混凝土管桩桩基竖向静载试验包括抗压静载试验和抗拔静载试验。

在管桩抗拔静载试验中，需要将进行管桩抗拔静载试验的预应力混凝土管桩与试验装置连接，现有的连接方式有以下几种：

第一种是插筋填芯法：在管桩桩头部分插入钢筋，然后浇筑混凝土填芯，待混凝土凝固并养护达到设计强度后，用焊接的方法将钢筋与放置在千斤顶上的承压钢块或钢箱、钢梁连接。这种连接方法的缺点在于：⑴必须浇筑混凝土，而浇水养护混凝土的养护时间长，一般不少于7天；⑵对管桩进行插筋填芯处理，费工费力，材料得不到重复利用，在试验时，一些钢筋可能会被拔出，导致试验不能进行；⑶钢筋的焊接质量不易保证。

第二种是管桩顶部开孔法：在管桩桩身上部均匀分布数个垂直于桩身的钻孔，在钻孔中设置钢销或螺杆，在钢销或螺杆上连接钢丝绳或钢拉杆，并由钢丝绳或钢拉杆连接管桩桩身与反力装置。这种方法需要在桩身上钻孔，对管桩存在一定程度的破坏，无法保证管桩的完整性。

第三种是法兰盘连接综合法：采用的预应力管桩抗拔试验装置包括桩筒、上拉梁、下拉梁、主梁与千斤顶，其中桩筒与管桩端头板通过法兰连接。此装置结构较为复杂，而且安装不便，增加了管桩抗拔静载试验的难度。

在管桩抗压静载试验中，通常会在预应力混凝土管桩上加载反力装置，加载反力装置主要包括以下两种形式：

第一种是压重平台反力装置，即采用堆载法，试验开始前需将堆重物一次性堆放在承重平台上，堆载过程存在安全隐患，而且实施成本较高，试验准备时间过长；另外，“堆载法”对试验场地的要求较高，若试验场地存在狭窄或者地质松软等情况，“堆载法”则无法适用。

第二种是拉锚装置，即改变整个加载反力装置的结构体系，将主要受弯的横梁组成的结构体系改进为了受力简单的拉压杆件体系，采用拉锚装置虽然优化了反力装置的结构体系，但是斜拉力易使管桩的桩头发生破坏。

第三种是锚桩横梁反力装置，即锚桩法，是将试验桩周围对称的几根锚桩通过锚筋或者其他连接装置与反力架连接起来，依靠桩顶的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力，提供反力的大小由反力架强度和被连接锚桩的抗拔力决定。本方法的优点在于：锚桩横梁反力装置的使用成本低、效率高。但是，由于无法确定适合工程应用的加载反力装置与管桩的连接方法，该装置目前尚未被应用于管桩抗压静载试验中。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种结构简单、安装快捷、成本较低、安全性高、对试验场地要求低、可同时适用于抗拔试验和抗压试验的管桩竖向静载试验连接装置。

本发明的上述目的通过如下的技术方案来实现：一种管桩竖向静载试验连接装置，其特征在于：它主要由竖向的连接杆与用于夹持管桩桩头的夹具组成，所述连接杆的下端连接在所述夹具上，所述连接杆的上端用于连接在位于管桩上方的加载反力装置上，在抗拔试验中所述管桩即为试验管桩，通过夹具与试验管桩之间的摩擦作用力将上拔力传递至试验管桩，或者在抗压试验中所述管桩包括试验管桩和至少两对对称位于试验管桩周边的锚桩，通过夹具与锚桩之间的摩擦作用力提供反力均衡作用于试验管桩。

本发明实现了在抗拔试验中试验管桩与加载反力装置的连接或者实现了在抗压试验中锚桩与加载反力装置的连接提供反力作用于试验管桩，因此，本发明可同时适用于抗拔试验及抗压试验，通用性强；本发明不会破坏管桩的桩身，能够保证管桩的完整性；本发明安装便捷、成本较低、安全性高，解决了传统连接方法中存在的各种问题，比如本发明用于抗拔试验时，取代了“插筋填芯处理”，达到了缩短工期、降低成本的目的；而用于抗压试验时，以工程桩作为锚桩的“锚桩法”取代“堆载法”，为实现锚桩法在抗压试验中的广泛应用提供了技术支持。

作为本发明的一种改进，所述连接杆与所述夹具、加载反力装置均通过可拆卸式连接结构相连。