一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法
专利汇可以提供一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 申请 提出一种静 载荷 试验的杠杆加载装置及检测方法，利用杠杆原理改变了传统静载荷试验反 力 加载的方向和大小，如果多个杠杆加载单元分别作用于测试体并形成合力，可减少单个杠杆加载单元所需的加载量，使得检测系统更加安全或者得到更大的检测力，同时，增大了锚固体所需的锚固力是本发明的一个缺点。，下面是一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法专利的具体信息内容。
1.一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述杠杆装置由一个或一个以上的杠杆单元组成；
所述杠杆单元包括一个支点（1A）、一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）、以及分别作用于动力臂（2D）和阻力臂（2B）的动力（D）和阻力（B），动力（D）和阻力（B）的方向相同，支点（1A）受到的合力为支点力（A），支点力（A）平衡动力（D）和阻力（B）、并与动力（D）和阻力（B）的方向相反；
在所述杠杆单元中，所述支点（1A）为锚固体（1）与力臂（2）的铰接连接点；
所述锚固体（1）为一个或一个以上永久、或临时置入地下的锚杆或锚桩，多个锚杆或锚桩通过横梁连接，横梁再与力臂（2）铰接连接；
所述力臂（2）为连续梁、桁架、钢架或其组合体；
所述杠杆单元的动力装置为至少一个推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于力臂（2）的一端和/或两端；
力臂（2）的两端分别连接或通过推拉动力设备（3）作用于静载荷试验的测试体（5）和平衡体（6）；
所述静载荷试验的测试体（5）为需检测压拔承载力的地基土、和/或增强体；
所述静载荷试验的平衡体（6）为地基土、和/或地面以下的锚桩或锚杆、和/或地面堆载及其组合，用于与测试体（5）杠杆平衡；
静载荷试验的测试体（5）与平衡体（6）分别位于锚固体（1）的两侧，力臂（2）以锚固体（1）的合力支点（1A）为界分为一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）；
定义杠杆单元中作用于测试体（5）的合力为测试力（Fcs），测试力（Fcs）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为测试力臂（Lcs），定义杠杆单元中作用于平衡体（6）的合力为平衡力（Fph），平衡力（Fph）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为平衡力臂（Lph），设定平衡力臂（Lph）的长度大于测试力臂（Lcs）的长度，定义平衡力臂（Lph）长度与测试力臂（Lcs）长度的比值为杠杆系数，平衡力（Fph）与测试力（Fcs）方向相同、与支点力（A）的方向相反；
力臂（2）的两端或其中一端放置推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于测试体（5）和/或平衡体（6），测试力（Fcs）和平衡力（Fph）作为杠杆单元的动力（D）和阻力（B）的情形包括三种方式之一：
第一种，推拉动力设备（3）单独作用于测试体（5），测试体（5）产生反作用力作为动力（D）、并由平衡体（6）提供阻力，即测试力（Fcs）为动力（D），平衡力（Fph）为阻力（B），测试力臂（Lcs）为动力臂（2D），平衡力臂（Lph）为阻力臂（2B）；
第二种，推拉动力设备（3）单独作用于平衡体（6），平衡体（6）产生反作用力作为动力（D）、并由测试体（5）提供阻力，即测试力（Fcs）为阻力（B），平衡力（Fph）为动力（D），测试力臂（Lcs）为阻力臂（2B），平衡力臂（Lph）为动力臂（2D）；
第三种，推拉动力设备（3）同时作用于测试体（5）和平衡体（6），测试体（5）和平衡体（6）相互产生作为动力（D）和阻力（B）的反作用力，测试力（Fcs）或平衡力（Fph）相互作为动力（D）或阻力（B），测试力臂（Lcs）和平衡力臂（Lph）相互作为动力臂（2D）或阻力臂（2B）；
所述杠杆装置中多于一个的杠杆单元对应同一测试体（5），杠杆单元围绕测试体（5）的中心点（O）布置，全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值。
2.如权利要求1所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述加载方法包括步骤：
S01，选择和/或设置锚固体（1），包括选择测试体（5）周边已有的工程桩作为锚固体（1），和/或置入新的可回收或不可回收的锚杆或锚桩，在任一档杆单元中，锚固体（1）需要承担的抗力不小于所在杠杆单元需要提供的测试力（Fcs）加上该测试力（Fcs）与杠杆系数倒数的乘积，全部杠杆单元锚固体（1）需要承担的抗力之和不小于对测试体（5）进行检测所需的压拔值加上所述压拔值与杠杆系数倒数的乘积；
S02，以测试体（5）的中心点（O）为端点，在与锚固体（1）的支点（1A）形成射线的方向和位置选择和/或设置平衡体（6），包括在地基土上放置压板以地基土作为平衡体（6），和/或选择已有的工程桩作为平衡体（6），和/或置入新的可回收或不可回收的锚杆或锚桩作为平衡体（6），和/或在地面堆载作为平衡体（6），平衡体（6）需承担的抗力不小于所在杠杆单元需要提供测试力（Fcs）与杠杆系数的乘积；
S03，分别安装各杠杆单元的力臂（2），将作为力臂（2）的连续梁、桁架、钢架或其组合体放置在所在杠杆单元平衡体（6）、锚固体（1）、和测试体（5）加载点的对应位置，在平衡体（6）和/或测试体（5）的位置放置千斤顶作为推拉动力设备（3），力臂（2）与平衡体（6）、测试体（5）和锚固体（1）的受力点接触、连接、或通过推拉动力设备（3）传力；
S04，推拉动力设备（3）伸长或收缩，按照设定的荷载分级施加外力作用于平衡体（5）和/或测试体（6），实现所在杠杆单元的加载，每一分级荷载下，控制不同杠杆单元作用于测试体（5）的推拉动力设备的伸缩位移量相同，控制作用于平衡体（5）的各个杠杆单元推拉动力设备的伸缩位移量为同一测试体（5）的位移量乘以各杠杆单元的杠杆系数。
3.如权利要求1、权利要求2所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述装置还包括基准梁和基准桩、以及基座放置在基准梁上的位移表，基准桩设置在距离测试体设定距离以外，基准梁设置于测试体上方并与基准桩相连接，所述位移表靠近测试体、测量测试体的位移值，所述检测方法还包括步骤：
S05，测量记录测试体（5）在每一分级荷载对应的位移值。
4.如权利要求1所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述装置的锚固体（1）带有拉索（21）和锁具（22），拉索（21）一端与锚固体（1）连接，另一端穿过力臂（2）与锁具（22）连接并通过锁具（22）与力臂（2）固定，用于当平衡体（6）和测试体（5）受压并对力臂（2）作用向下的动力（D）和阻力（B）时，带动张拉拉索（21）受拉并对力臂（2）作用向上的支点力（A）。
5.如权利要求1所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：测试力（Fcs）、和/或平衡力（Fph）、和/或支点力（A）的受力部位采用球面接触。
6. 如权利要求1所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：所述装置还包括拓展体（51），用于缩短杠杆单元中测试力臂（Lcs）的长度和/或作为堆载平台，所述拓展体（51）为板、块、梁、或钢架，拓展体（51）位于测试体（5）和力臂（2）之间，并与测试体（5）和力臂（2）接触或连接， 拓展体（51）在水平方向的尺寸大于测试体（5）在水平方向的尺寸，杠杆单元将测试力（Fcs）作用于拓展体（51）的边缘，再通过拓展体（51）传递到测试体（5），全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值，带有堆载时全部堆载的重力对测试体（5）中心点（O）的力矩与全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值。
7.如权利要求1所述的一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法，其特征在于：多个锚杆或锚桩首先通过横向次梁连接，不少于一个的横向次梁连接到横向主梁，横向主梁再与力臂（2）铰接连接。
一种静载荷试验的杠杆加载装置及检测方法
技术领域
背景技术
第二，锚桩法必须设置多根锚桩及反力大梁，在试验过程中，当加载的压力过大，可能会将锚桩与锚桩桩头主筋的焊接头裂开或者被拉断，直接造成钢梁与锚桩联合的反力架塌方，给试验人员的安全埋下隐患，为了减少反力架的尺寸，势必需要减少锚桩与检测体之间距离，但锚桩或锚杆与检测体距离过近又影响到检测数据的可靠性；
第三，自平衡法是在施工过程中将按桩承载力参数要求定型制作的荷载箱置于桩身中部，对荷载箱施压，得到荷载箱以上部分的反向加载时上部桩体的反应参数，以及荷载箱以下部分的正向加载时下部分桩体的反应参数，需要通过对加载力与位移、应变参数之间关系的计算和分析才能获得桩基承载力、桩的侧阻力、桩端承力的数据，加载要求的自平衡点位置难以确定，具有随意性，所得到的桩基极限承载力存在不确定因素，而且与基桩实际受力状态不符，有关研究表明其试验结果指导桩基设计偏于不安全，尽管业内也制定了相关规范，但其间接测试的缺陷也是显而易见且无法消除的。
发明内容
所述支点（1A）为锚固体（1）与力臂（2）的铰接连接点；
所述锚固体（1）为一个或一个以上永久、或临时置入地下的锚杆或锚桩，多个锚杆或锚桩首先通过若干横梁连接，横梁再与力臂（2）铰接连接；
所述力臂（2）为连续梁、桁架、钢架或其组合体；
所述杠杆单元的动力装置为至少一个推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于力臂（2）的一端和/或两端；
力臂（2）的两端分别连接或通过推拉动力设备（3）作用于静载荷试验的测试体（5）和平衡体（6）；
所述静载荷试验的测试体（5）为需检测压拔承载力的地基土、和/或增强体；
所述静载荷试验的平衡体（6）为地基土、和/或地面以下的锚桩或锚杆、和/或地面堆载及其组合，用于与测试体（5）杠杆平衡；
静载荷试验的测试体（5）与平衡体（6）分别位于锚固体（1）的两侧，力臂（2）以锚固体（1）的合力支点（1A）为界分为一对力臂即动力臂（2D）和阻力臂（2B）；
定义杠杆单元中作用于测试体（5）的合力为测试力（Fcs），测试力（Fcs）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为测试力臂（Lcs），定义杠杆单元中作用于平衡体（6）的合力为平衡力（Fph），平衡力（Fph）的作用点与锚固体（1）的支点（1A）之间的力臂为平衡力臂（Lph），设定平衡力臂（Lph）的长度大于测试力臂（Lcs）的长度，定义平衡力臂（Lph）长度与测试力臂（Lcs）长度的比值为杠杆系数，平衡力（Fph）与测试力（Fcs）方向相同、与支点力（A）的方向相反；
力臂（2）的两端或其中一端放置推拉动力设备（3），推拉动力设备（3）作用于测试体（5）和/或平衡体（6），测试力（Fcs）和平衡力（Fph）作为杠杆单元的动力（D）和阻力（B）的情形包括三种方式之一：
第一种，推拉动力设备（3）单独作用于测试体（5），测试体（5）产生反作用力作为动力（D）、并由平衡体（6）提供阻力，即测试力（Fcs）为动力（D），平衡力（Fph）为阻力（B），测试力臂（Lcs）为动力臂（2D），平衡力臂（Lph）为阻力臂（2B）；
第二种，推拉动力设备（3）单独作用于平衡体（6），平衡体（6）产生反作用力作为动力（D）、并由测试体（5）提供阻力，即测试力（Fcs）为阻力（B），平衡力（Fph）为动力（D），测试力臂（Lcs）为阻力臂（2B），平衡力臂（Lph）为动力臂（2D）；
第三种，推拉动力设备（3）同时作用于测试体（5）和平衡体（6），测试体（5）和平衡体（6）相互产生作为动力（D）和阻力（B）的反作用力，测试力（Fcs）或平衡力（Fph）相互作为动力（D）或阻力（B），测试力臂（Lcs）和平衡力臂（Lph）相互作为动力臂（2D）或阻力臂（2B）；
所述杠杆装置中多于一个的杠杆单元对应同一测试体（5），杠杆单元围绕测试体（5）的中心点（O）布置，全部杠杆单元的测试力（Fcs）对测试体（5）中心点（O）的力矩之和为零、或力矩之和的绝对值小于设定的阈值。
S02，以测试体（5）的中心点（O）为端点，在与锚固体（1）的支点（1A）形成射线的方向和位置选择和/或设置平衡体（6），包括在地基土上放置压板以地基土作为平衡体（6），和/或选择已有的工程桩作为平衡体（6），和/或置入新的可回收或不可回收的锚杆或锚桩作为平衡体（6），和/或在地面堆载作为平衡体（6），平衡体（6）需承担的抗力不小于所在杠杆单元需要提供测试力（Fcs）与杠杆系数的乘积；
S03，分别安装各杠杆单元的力臂（2），将作为力臂（2）的连续梁、桁架、钢架或其组合体放置在所在杠杆单元平衡体（6）、锚固体（1）、和测试体（5）加载点的对应位置，在平衡体（6）和/或测试体（5）的位置放置千斤顶作为推拉动力设备（3），力臂（2）与平衡体（6）、测试体（5）和锚固体（1）的受力点接触、连接、或通过推拉动力设备（3）传力；
S04，推拉动力设备（3）伸长或收缩，按照设定的荷载分级施加外力作用于平衡体（5）和/或测试体（6），实现所在杠杆单元的加载，每一分级荷载下，控制不同杠杆单元作用于测试体（5）的推拉动力设备的伸缩位移量相同，控制作用于平衡体（5）的各个杠杆单元推拉动力设备的伸缩位移量为同一测试体（5）的位移量乘以各杠杆单元的杠杆系数。
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