一种防止桩水平推力试验产生转动的装置和方法
阅读说明：本技术 一种防止桩水平推力试验产生转动的装置和方法 (Device and method for preventing rotation generated in pile horizontal thrust test ) 是由 王浩 王晓东 树文韬 陈世勇 田文琪 刘永涛 房海波 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防止桩水平推力试验产生转动的装置和方法,所述装置包括箍套、三角形桁架、滚动体和反力支墩一；所述三角形桁架位于桩所受水平推力一侧的背面,其为竖直的直角三角形,其中一条直角边为立边；所述箍套垂直固设在所述立边上,用于箍紧桩,使桩和三角形桁架相对固定；所述三角形桁架水平边的远离桩的一端的下方设有所述反力支墩一,所述反力支墩固定在地面上,用于给三角形桁架反力以限制桩在水平力作用下发生弯曲；本发明避免了桩顶在水平力作用下发生转动,使试验环境更贴近实际工况,提高了实验数据的准确性,避免了通过增设桩直径、数量、桩长、配筋来达到准确检测结果,装置装拆方便,可重复利用,节省人力物力,提高工作效率。(The invention relates to a device and a method for preventing a pile horizontal thrust test from rotating, wherein the device comprises a hoop sleeve, a triangular truss, a rolling body and a first counter-force buttress; the triangular truss is positioned on the back of one side of the pile, which is subjected to horizontal thrust, and is a vertical right-angled triangle, wherein one right-angled side is a vertical side; the hooping sleeve is vertically and fixedly arranged on the vertical edge and used for hooping the pile to relatively fix the pile and the triangular truss; the counter-force buttress I is arranged below one end, far away from the pile, of the horizontal side of the triangular truss and is fixed on the ground and used for giving counter force to the triangular truss so as to limit the pile to bend under the action of the horizontal force; the invention avoids the rotation of the pile top under the action of horizontal force, leads the test environment to be closer to the actual working condition, improves the accuracy of the experimental data, avoids the accurate detection result by additionally arranging the diameter, the number, the length and the reinforcing bars of the pile, is convenient to assemble and disassemble, can be repeatedly used, saves manpower and material resources and improves the working efficiency.)
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种防止桩水平推力试验产生转动的装置和方法。
背景技术
进行桩的水平推力试验的目的是通过试验确定试桩的横向承载能力、推求桩周土的横向地基系数，以确定实际工程桩在水平荷载作用下的受力特性。因为试验桩一般设置为竖直方向，施加的荷载便成为水平，故也称为水平荷载试验或横向静载试验。
目前，在桩水平推力试验常规操作中，桩顶处于无限制条件下进行水平推力检测，在水平推力作用下，桩身如刚体一样绕桩轴上某点转动，桩顶沿施力方向转动，而实际工程中桩顶是嵌固状态的，这就导致使水平检测试验数据不准确，测验数据比实际工况状态下的水平承载能力偏小。
现设计单位为满足验算要求，常采用增设桩直径、数量、桩长、配筋等措施，试验完成还需拆除，不能重复利用，造成人力和资源的浪费，且工作效率低。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种防止桩水平推力试验产生转动的装置和方法，避免了试验桩顶在水平力作用下发生转动，使试验环境更贴近实际工况，提高了实验数据的准确性，避免了通过增设试验桩直径、数量、试验桩长、配筋来达到准确检测结果，此装置装拆方便，可重复利用，节省了人力物力，提高了工作效率。
本发明提供的一种防止桩水平推力试验产生转动的装置采用如下的技术方案：包括箍套、三角形桁架、滚动体和反力支墩一；
所述三角形桁架位于试验桩所受水平推力一侧的背面，所述三角形桁架为竖直的直角三角形，其中一条直角边为立边，所述立边紧贴试验桩的外表面，且与推力方向正对，另一直角边为水平边且位于斜边的下方；
所述箍套垂直固设在所述立边上，用于箍紧试验桩，使试验桩和三角形桁架相对固定；
所述三角形桁架水平边的远离试验桩的一端的下方设有所述反力支墩一，所述反力支墩固定在地面上，用于给三角形桁架反力以限制试验桩在水平力作用下发生弯曲。
所述三角形桁架与反力支墩一之间设置有多个所述滚动体，使三角形桁架与反力支墩一之间有自由滑动。
通过采用上述技术方案，在试验桩的受水平推力侧的背面设置三角形桁架，通过箍套将试验桩箍紧与三角形桁架相对固定，在三角形桁架下方设置反力支墩一，以限制试验桩在水平作用力下的旋转，在反力支墩和三角形桁架之间设置滚动体，以实现三角形桁架的水平移动；此技术方案避免了试验桩顶在水平力作用下发生转动，使试验桩顶嵌固状态下水平承载力检测更贴近试验桩受水平力的实际工况，检测的数据更真实更有效，避免了通过增设试验桩直径、数量、试验桩长、配筋来达到准确检测结果，此装置装拆方便，可重复利用，节省了人力物力，提高了工作效率。
作为优选，所述三角形桁架的立边上固设有与所述试验桩的外周匹配的衬垫。
通过采用上述技术方案，三角形桁架与试验桩由线接触变为面接触，实现了三角形桁架与试验桩的连接更加稳定的有益效果。
作为优选，所述三角形桁架与滚动体之间固设有钢板，所述反力支墩一与滚动体之间固设有支撑钢板，所述滚动体与钢板和支撑钢板滚动接触。
通过采用上述技术方案，增加了三角形桁架与滚动体的接触面积，结构更稳定可靠，钢板与支撑钢板的表面平整摩擦力小，降低了三角形桁架、滚动体和支撑钢板之间的摩擦力，使测量结果更加贴近实际数值。
作为优选，所述滚动体不少于两个，所述滚动体选用滚轴或滚珠。
通过采用上述技术方案，减小了三角形桁架与反力支墩一之间的摩擦，增加了承重能力。
作为优选，所述反力支墩一采用钢筋混凝土灌注试验桩。
通过采用上述技术方案，实现承载能力大,施工方便,适用于深基础,不需开挖面积较大的基坑的有益效果。
作为优选，所述反力支墩一与支撑钢板采用穿孔塞焊。
上述技术方案的优点是，穿孔塞焊比较容易实现,焊接前不用量尺寸,效率高,美观,易于实现机械化。
作为优选，所述支撑钢板四周设置有挡板以形成凹部，以将滚动体容纳所述凹部内。
通过采用上述技术方案，用简单的结构实现了对滚动体的限位。
作为优选，所述三角形桁架的三角形架体间固设有多个加强筋，所述三角形桁架采用Q345材质H型钢全熔透焊接。
通过采用上述技术方案，增加了三角形桁架的承载能力，避免试验过程中出现三角形桁架的损坏，保证了试验的准确性。
作为优选，所述三角形桁架上固设的箍套不少于两个，且在立边高度方向上间隔布置，所述箍套采用螺栓进行封闭箍紧。
通过采用上述技术方案，实现了试验桩的箍紧更可靠，避免了在试验过程中因说平推力过大而出现箍套断裂而导致试验失败的问题。
一种防止桩水平推力试验产生转动的方法，通过一种防止桩水平推力试验产生转动的装置来实现，防止桩水平推力试验产生转动的方法包括以下步骤：
步骤一：根据试验桩的尺寸，选择与试验桩匹配的三角形桁架、衬垫和箍套，或者选择两套三角形桁架、衬垫和箍套；
步骤二：用钢筋混凝土灌注反力支墩一，反力支墩一的数量与三角形桁架、衬垫和箍套的数量一致；若一个反力支墩一，则反力支墩一的位置位于试验桩所受水平推力一侧的背面，正对水平推力方向的位置；若设置两个反力支墩一，则两个反力支墩一位于试验桩所受水平推力一侧的背面，且相对于水平推力方向对称；
步骤三：反力支墩一上采用穿孔塞焊焊接支撑钢板，所述支撑钢板数量与反力支墩一数量一致；
步骤四：在支撑钢板上放置多个滚动体；
步骤五：将箍套套在试验桩上，调节箍套位置，使三角形桁架上的钢板与滚动体接触上，保证三角形桁架的自由水平移动，然后用螺栓箍紧。
通过采用上述技术方案，除了选用一套箍套、三角形桁架、滚动体和反力支墩一，还可以根据需要选择两套箍套、三角形桁架、滚动体和反力支墩一，使其关于水平推力方向对称布置，使得试验桩的固定更加牢固。
综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：
1. 避免了试验桩顶在水平力作用下发生转动，使试验桩顶嵌固状态下水平承载力检测更贴近桩受水平力的实际工况，检测的数据更真实更有效，避免了通过增设桩直径、数量、桩长、配筋来达到准确检测结果，此装置装拆方便，可重复利用，节省了人力物力，提高了工作效率。
2. 三角形桁架的立边上固设衬垫，使三角形桁架与试验桩由线接触变为面接触，三角形桁架上固设的箍套不少于两个，且均匀布置，用螺栓进行封闭箍紧，实现了三角形桁架与试验桩的连接更加稳定的有益效果。
3. 三角形桁架的三角形架体间固设有多个加强筋，反力支墩一采用钢筋混凝土灌注桩，增加了三角形桁架和反力支墩的承载能力，避免试验过程中出现三角形桁架的损坏；滚动体、钢板及支撑钢板的设置，降低了三角形桁架、滚动体和支撑钢板之间的摩擦力，使测量结果更加贴近实际数值。
4. 除了选用一套箍套、三角形桁架、滚动体和反力支墩一，还可以根据需要选择两套箍套、三角形桁架、滚动体和反力支墩一，使其关于水平推力方向对称布置，使得桩的固定更加牢固。
附图说明
图1是实施例1的防止桩水平推力试验产生转动的装置工作示意图；
图2是实施例1的防止桩水平推力试验产生转动的装置俯视图示意图；
图3是实施例2的防止桩水平推力试验产生转动的装置俯视图示意图；
图4是三角形桁架与桩的连接示意图；
图5是实施例3的防止桩水平推力试验产生转动的装置工作示意图;
图6为试验桩在水平推力试验中产生转动的示意图。
附图标记说明： 1-箍套；2-衬垫；3-三角形桁架；4-钢板；5-滚动体；6-支撑钢板；7-反力支墩一；8-反力支墩二；9-水平推力检测仪；10-试验桩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例公开一种防止桩水平推力试验产生转动的装置，如图1所示，包括箍套1、三角形桁架3、滚动体5和反力支墩一7；
如图1所示，三角形桁架3位于试验桩10所受水平推力一侧的背面，三角形桁架3为竖直的直角三角形，其中一条直角边为立边，立边紧贴试验桩10，且与推力方向正对，另一直角边为水平边且位于斜边的下方；三角形桁架3的三角形架体间固设有多个加强筋，三角形桁架3采用Q345材质H型钢全熔透焊接。
如图1和图4所示，箍套1垂直固设在立边上，用于箍紧试验桩10，使试验桩10和三角形桁架3相对固定；三角形桁架3上均匀设置三个箍套；箍套2采用螺栓进行封闭箍紧。
如图4所示，三角形桁架3的立边上固设有与试验桩10的外周匹配的衬垫2。
如图1所示，三角形桁架3水平边的远离试验桩10的一端的下方设有反力支墩一7，反力支墩7固定在地面上，用于给三角形桁架3反力以限制试验桩10在水平力作用下发生弯曲，反力支墩一7采用钢筋混凝土灌注桩。
如图1和2所示，三角形桁架3与反力支墩一7之间放置有滚动体5，使三角形桁架3与反力支墩一7之间有自由滑动，滚动体5有3个，滚动体5选用滚轴。
如图1所示，三角形桁架3与滚动体5之间固设有钢板4，反力支墩一7与滚动体5之间固设有支撑钢板6，滚动体5与钢板4和支撑钢板6滚动接触，反力支墩一7与支撑钢板6采用穿孔塞焊，支撑钢板6四周设置有挡板，以限制滚动体5一直在支撑钢板6内。
实施例1的实施原理和实施过程为：进行试验桩10的水平推力试验时，推力检测仪9靠反力支墩二8支撑，给试验桩10施加水平推力，并测定试验桩10水平推力作用下的水平位移量，若想测量结果准确，必须限制桩顶的旋转，且保持试验桩10的水平位移。
防止桩水平推力试验产生转动的方法包括以下步骤：
步骤一：根据试验桩的尺寸，选择与试验桩10匹配的三角形桁架3、衬垫2和箍套1；
步骤二：用钢筋混凝土灌注反力支墩一7，反力支墩一7的位置位于试验桩10所受水平推力一侧的背面，正对水平推力方向的位置；
步骤三：反力支墩一7上采用穿孔塞焊焊接支撑钢板6；
步骤四：在支撑钢板6上放置多个滚动体5，滚动体5采用3个滚动轴；
步骤五：将箍套1套在试验桩10上，调节箍套1位置，使三角形桁架3上的钢板4与滚动体5接触上，保证三角形桁架3的自由水平移动，然后用螺栓箍紧。
完成以上步骤后开始试验，当试验桩10上加载水平推力时，桩顶有旋转(如图6所示)，此时 ，三角形桁架3随试验桩10旋转，给反力支墩一7一个向下的力，同时，反力支墩一7给三角形桁架3一个反作用力，限制了三角形桁架3和试验桩10的旋转，与此同时，在水平推力的作用下，试验桩10会产生水平位移，而三角形桁架3与反力支墩一7之间放置有滚轴，所以，试验桩10的水平移动未被限制，这样测量出的位移量更加贴近实际工况下的试验结果。
实施例2
参照图3，本实施例的与实施例1的不同之处在于，滚动体5有9个，滚动体5选用滚珠。
本实施例的实施原理与实施过程与实施例1相同。
实施例3
参照图5，本实施例的与实施例1的不同之处在于，选择两套箍套1、三角形桁架3、滚动体5和反力支墩一7，且箍套1、三角形桁架3、滚动体5和反力支墩一7同样的连接方式，其位置依然是位于试验桩10所受水平推力一侧的背面，但是两套装置相对于水平推力的方向对称；滚动体5有9个，滚动体5选用滚珠。
本实施例与实施例1的实施原理和实施过程的不同在于：
防止桩水平推力试验产生转动的方法包括以下步骤：
步骤一：根据试验桩的尺寸，选择两套三角形桁架3、衬垫2和箍套1；
步骤二：用钢筋混凝土灌注两个反力支墩一7，两个反力支墩一7位于试验桩10所受水平推力一侧的背面，且相对于水平推力方向对称；
步骤三：两个反力支墩一7上采用穿孔塞焊各焊接一个支撑钢板6；
步骤四：在每个支撑钢板6上放置多个滚动体5，所述滚动体5采用9个滚珠；
步骤五：将箍套1套在试验桩10上，调节箍套1位置，使三角形桁架3上的钢板4与滚动体5接触上，保证三角形桁架3的自由水平移动，然后用螺栓箍紧。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
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