[发明专利]桩基抗拔抗压试验系统及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩基抗拔抗压试验系统及试验方法。

背景技术

近年来，风力发电行业得到迅猛发展，将在未来成为我国的主流能源之一。由于海上风电场具有不占用土地资源、发电效率高、不污染环境等优点，海上风力发电成为重要的能源产业发展方向之一。

海上风力发电机组通常由三个部分组成：塔头、塔架、基础。风力发电机的基础处在海洋环境，不仅要承受结构自重、风荷载，还要承受波浪、水流力等；同时，风力发电机本身对基础刚度、基础倾角和振动频率等均有非常严格的要求；而且风力发电机基础的建设成本在海洋风力发电机的造价中占有较大的比重，约占整个工程成本的20％～30％，是主要的成本风险，对整机安全至关重要。桩基是目前应用最多的风力发电机组基础，为了获得详细可靠的承载力参数，以便对抗压、抗拔、水平承载力进行校核，保证工程设计的安全性，需要对基桩进行抗压、抗拔单桩竖向静载荷试验。获得的试验结果也可为施工图设计阶段进一步优化桩基设计提供依据。但对风力发电机的桩基进行静载荷试验需外海施工作业，受季风、台风、寒潮、雾天和突风影响突出，设备、材料、人员运输受潮汛影响，施工区域内海底光缆、电缆多，影响施工船舶抛锚作业，工程结构复杂，工期紧，交叉作业多，施工用电管理难度大等。

自升式风电安装船在海上风机安装过程中发挥着举足轻重的作用，此船在作业过程中，由四个桩腿及桩靴来承受载荷，把船顶离海面来进行施工作业。我国海上风电施工区域大部分都是属于软土性质，自升式风电安装船在施工作业时桩腿需要插入泥面一定的深度，有些区域插桩深度可达20多米。此种情况下作业进行拔桩移船时，上拔阻力因为入泥过深变得很大，支腿上拔常常很困难，为了减少支腿上拔力，需进行多次桩靴支腿的抗拔抗压试验，以确定桩脚合适的插入深度。

目前应用于上述海洋风力发电机的桩基或者自升式风电安装船桩腿的抗拔抗压试验系统单次安装之后仅能进行压载或者拉载试验，不能在单次安装试验系统之后完成压载试验和拉载试验，在完成单次试验之后需要对试验系统进行拆卸重新安装才能变换试验形式，使用起来耗费人力、物力，且耗时较长，成本较大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种桩基抗拔抗压试验系统，在单次安装试验系统之后，能够方便地对桩基的抗拔试验模式和抗压试验模式进行切换。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种桩基抗拔抗压试验系统，包括以下部分：试验桩帽，固定在桩基顶端，试验桩帽上具有多个通孔；主反力架，包括一根两端固定的刚性主梁，刚性主梁位于试验桩帽的上方；压载千斤顶，设置在试验桩帽和刚性主梁之间；拉载反力块，位于刚性主梁的正上方；拉载千斤顶，设置在拉载反力块与刚性主梁之间；多根拉载拉杆，上端与拉载反力块连接，下端穿过试验桩帽上的通孔，且下端拧有拉载螺母；位移计，用以检测桩基由于承受所施加的负载而在竖直方向产生的位移量。

进一步地，所述压载千斤顶的上端与刚性主梁的底部之间设置有一可拆卸的垫块。

优选地，所述压载千斤顶为多个，多个压载千斤顶关于桩基中心轴线对称地分布。

优选地，所述拉载千斤顶为多个，多个拉载千斤顶关于桩基中心轴线对称地分布。

进一步地，所述主反力架还包括两个刚性边梁，所述刚性主梁的两端各与一条刚性边梁的中部垂直连接，每条刚性边梁的两端各与一个锚桩固定连接。

进一步地，每个锚桩上固定地设置一个锚桩桩帽，刚性边梁的上方设有夹块，夹块和锚桩桩帽之间连接有多根拉杆，从而将刚性边梁与锚桩连接在一起。

进一步地，由两个夹块分别从上下两个方向夹住刚性主梁的端部和刚性边梁的中部，两个夹块之间连接有多根拉杆，从而将刚性主梁与刚性边梁连接在一起。

进一步地，所述压载千斤顶和拉载千斤顶上均为液压千斤顶。

进一步地，所述压载装置和拉载装置上均设置有检测所施加载荷的压力传感器。

本发明还提供了利用本发明所涉及的桩基抗拔抗压试验系统进行试验的方法：1)、检查确认拉载千斤顶处于卸载状态，使压载千斤顶的两端分别与刚性主梁的底部和试验桩帽接触；2)、将所有拉载拉杆下端的拉载螺母拆除；3)、开启压载千斤顶，对桩基施加压力，进行抗压试验；4)、将压载千斤顶卸载，使压载千斤顶的顶端与刚性主梁的底部之间空出一段距离；5)、将拉载拉杆下端的拉载螺母全部装好并拧紧；6)、开启拉载千斤顶，通过拉载拉杆对桩基施加拉力，进行抗拔试验。