吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，包括一个能够沿吸力桶内壁上下自由移动的圆盘，所述圆盘上表面上安装有荷载箱，荷载箱的顶部与一圆环固定连接，圆环固定安装于吸力桶内腔顶部；圆盘上设置一个与吸力桶顶部的吸力孔相对应且大小规格一致的圆孔，圆管顶部与吸力孔连接，下部穿过圆孔，并向下延伸一段，将吸力孔与吸力桶型基础下部空腔相连。本发明专利技术还公开了利用检测装置的检测方式，本发明专利技术将海洋土地基作为反力基础，通过荷载箱提供推力，实现吸力式桶形基础极限抗拔承载力精确检测，大大减小了吸力桶形基础极限抗拔承载力检测时所需经济成本、基建工程量、人工成本与时间成本。

Testing device and method for uplift bearing capacity of suction bucket foundation

The invention discloses a suction bucket foundation pull-out bearing capacity detection device, which comprises a disk which can move up and down freely along the inner wall of the suction bucket, the upper surface of the disk is equipped with a load box, the top of the load box is fixedly connected with a ring, and the ring is fixedly installed on the top of the suction bucket inner cavity; the disk is provided with a suction hole corresponding to the top of the suction bucket and the size gauge The top of the circular tube is connected with the suction hole, the lower part passes through the circular hole and extends downward for a section to connect the suction hole with the lower cavity of the suction bucket foundation. The invention also discloses a detection method by using a detection device. The invention takes the marine land base as the reaction foundation, provides thrust through a load box, realizes the accurate detection of the ultimate pullout bearing capacity of the suction bucket foundation, greatly reducing the economic cost, infrastructure engineering quantity, labor cost and time cost required for the detection of the ultimate pullout bearing capacity of the suction bucket foundation.

【技术实现步骤摘要】
吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法
本专利技术涉及一种海洋工程检测技术，尤其是一种基于自平衡法全埋入式吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法。
技术介绍
吸力式桶形基础因其可重复利用、安装方便、经济、安全等优点，在海洋工程基础中得到广泛应用。在复杂多变的海洋环境中，吸力式桶形基础的抗拔承载力是衡量其稳定性与安全性的重要指标，对其设计、制造、施工、后期维护都具有重要意义。目前常应用于吸力式桶形基础抗拔承载力的检测技术方法是在吸力式桶形基础周边搭建钢架支护，将钢缆系于吸力式桶形基础顶部，通过定滑轮与拉力装备间接对吸力式桶形基础施加竖直向上拉力，以此检测其抗拔承载力。对于远海吸力式桶形基础抗拔承载力检测，则需要以大型检测船作为现场检测装备的承载基础进行极拔承载力检测，大大增加了检测工程量与经济成本。上述检测方法虽然思路、流程简单，但是检测装置复杂笨重，操作难度大，经济不易控制。中国专利申请201520379431.1、201520836378.5、201811439217.7均采用上述思路设计。中国专利申请201810581002.2采用向吸力式桶形基础内封闭空间施加正向气压并监测桶基位移的方式，检测桶基抗拔承载情况。设计思路上有一定创新，但是高压气体会破坏土体结构，高气压差会导致桶基内外产生渗流作用，破坏桶基本身的抗拔承载力，导致检测结果偏小。另外，当桶基承受外部瞬时荷载而产生上拔趋势时，桶基内会产生负压；负压也是桶基抗拔承载力组成的一部分，该专利方法通过注入高压气体，会抵消负压情况，进一步导致检测结果偏小，影响检测精确性。因此，针对现有的常规吸力式桶形基础抗拔承载力检测技术所存的问题，一种经济节约、工程量小、技术可行、精确度更高的吸力式桶形基础抗拔承载力检测技术亟待研究，以长期有效应用于吸力式桶形基础稳定性检测与安全性维护工作。自平衡法桩基检测工法具有占地空间小、安全易保障、检测量程大、检测成本易控制、准确等明显优点，在国内外桩基检测工程中广泛应用。对于吸力式桶形基础，特别是在远海地区，检测操作难度成倍增加。因此，如何将自平衡法应用到吸力式桶形基础进行抗拔承载力检测，是本专利技术专利的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法，采用该装置及方法能够克服海上恶劣的自然环境，准确测量吸力式桶型基础的抗拔承载力。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，包括一个能够沿吸力桶内壁上下自由移动的圆盘，所述圆盘上表面上安装有荷载箱，荷载箱的顶部与一圆环固定连接，圆环固定安装于吸力桶内腔顶部；圆盘上设置一个与吸力桶顶部的吸力孔相对应且大小规格一致的圆孔，圆管顶部与吸力孔连接，下部穿过圆孔，并向下延伸一段，将吸力孔与吸力桶型基础下部空腔相连。所述荷载箱包括施力装置和与环状盒型承载装置，所述环状盒型承载装置底部固定于圆盘上，施力装置有多个，且均匀对称固定安装于环状盒型承载装置内底部，环状盒型承载装置上各个施力装置安装处的外侧均留有用于贯穿工作管线的通孔，荷载箱外径为吸力桶形基础内径的一半，所述圆环内径为吸力桶形基础内径的一半，圆环与荷载箱的施力装置顶部刚性连接。所述施力装置为千斤顶。所述圆盘半径与吸力式桶形基础内径相同，厚度与桶形基础内壁厚度相等。所述圆盘与吸力桶形基础内壁接触方式为活塞式接触方式，能沿着吸力桶形基础内壁上下自由移动，且气密性良好。所述圆管与圆盘的圆孔的接触方式为活塞式接触方式，保证圆盘沿圆管上下自由移动，气密性良好。所述圆管侧壁上开口，荷载箱内施力装置的液压管通过开口，从吸力孔进入保护管道，从而与外界设备连接。所述圆盘、圆环及圆管均为钢制结构。一种基于吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置的检测方法，包括以下步骤：1）在吸力式桶形基础内腔顶部焊接圆环；2）在吸力桶形基础内腔靠近顶部处安置一个圆盘；3）在吸力桶形基础顶部吸力孔下部焊接圆管；4）安装加载装置，加载装置为荷载箱，荷载箱底部安置在圆盘上，荷载箱内施力装置顶部与吸力桶形基础内腔顶部圆环刚性接触，形成一个封闭空间的刚性整体，各液压管线路、控制线路、传感器数据传输线路均通过圆管预留孔，从吸力桶形基础吸力孔进入外界保护管道，与外界控制设备相连；对所有设备进行调试，并对所有线路连接处做密封处理；5）在完成吸力式桶形基础安装完成后，进入后期检测部分，此时吸力式桶形基础内部土体与钢制圆盘底部完全接触；通过外界控制设备启动荷载箱，按照《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》（JGJ/T403-2017）中要求进行荷载逐级加载，记录荷载箱荷载Q与位移量y，按照规范进行吸力式桶形基础极限抗拔承载力分析计算；6）所有检测完成之后，回收吸力式桶形基础与检测装置，进行下一组吸力式桶形基础极限抗拔承载力检测。吸力式桶形基础极限抗拔承载力分析计算如下：吸力式桶形基础抗拔承载力F拔由基础重力G，桶壁外侧与土体的摩擦力F外，桶壁内侧与土体摩擦力F内和当桶基承受外部瞬时荷载时产生的负压力F负相加组成，即：（1）荷载箱各施力装置施力为Q1，Q2，Q3，……，Qn，n为大于等于1的自然数，相加即为合力Q，即：（2）荷载箱施力装置上部将合力Q作用于吸力式桶型基础内腔顶部，荷载箱施力装置下部通过钢制圆盘将反力Q施加在桶内土体，进而传递到整个地基，即：（3）式中，γ为受检测桶形基础的抗拔摩阻力转换系数，承压型抗拔吸力式桶形基础应取1.0，对于承拉型抗拔吸力式桶形基础，应根据实际情况通过相近条件的比对试验和地区经验确定，但不得小于1.1；α为折减系数，由于吸力式桶形基础桶内部土体受压，侧向土压力增大导致竖向摩擦力增大，可能在一定程度上导致抗拔承载力偏大，故进行折减。当吸力式桶形基础开始产生上拔位移时，记录Q值与吸力式桶形基础位移值量y，绘制荷载Q与位移量y关系曲线与和位移量y与加荷时间t的对数曲线，对其极限抗拔承载力进行分析。本专利技术基于自平衡法的全埋入式吸力式桶形基础抗拔承载力检测技术，利用体积较小的荷载箱作为施力装置，占用空间小，荷载施加简单准确易控制；以桶基内土体及地基作为反力基础，不需要建设反力架等大型辅助工程；当桶基施工安装现场离陆地基础较远，尤其是远海深水地区情况下，也不需要使用大型检测船作为承载基础，大大减少工程量及经济建设成本；检测技术原理便于理解，检测流程简单易实施，检测过程中对吸力式桶形基础自身抗拔承载力影响更小；检测完成后，即可回收荷载箱及相关量测装备，用于进行下一工程检测。本专利技术适用于使用吸力式桶形基础等一切桶形基础作为基础的构筑物，无需另外基建工程及反力系统。该方案将海洋土地基作为反力基础，通过荷载箱提供荷载，实现吸力式桶形基础极限抗拔承载力精确检测，大大减小了吸力式桶形基础极限抗拔承载力检测时所需经济成本、基建工程量、人工成本与时间成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，包括一个能够沿吸力桶内壁上下自由移动的圆盘，所述圆盘上表面上安装有荷载箱，荷载箱的顶部与一圆环固定连接，圆环固定安装于吸力桶内腔顶部；圆盘上设置一个与吸力桶顶部的吸力孔相对应且大小规格一致的圆孔，圆管顶部与吸力孔连接，下部穿过圆孔，并向下延伸一段，将吸力孔与吸力桶型基础下部空腔相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，包括一个能够沿吸力桶内壁上下自由移动的圆盘，所述圆盘上表面上安装有荷载箱，荷载箱的顶部与一圆环固定连接，圆环固定安装于吸力桶内腔顶部；圆盘上设置一个与吸力桶顶部的吸力孔相对应且大小规格一致的圆孔，圆管顶部与吸力孔连接，下部穿过圆孔，并向下延伸一段，将吸力孔与吸力桶型基础下部空腔相连。


2.根据权利要求1所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述荷载箱包括施力装置和与环状盒型承载装置，所述环状盒型承载装置底部固定于圆盘上，施力装置有多个，且均匀对称固定安装于环状盒型承载装置内底部，环状盒型承载装置上各个施力装置安装处的外侧均留有用于贯穿工作管线的通孔，荷载箱外径为吸力桶形基础内径的一半，所述圆环内径为吸力桶形基础内径的一半，圆环表面与荷载箱的施力装置顶部刚性连接。


3.根据权利要求2所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述施力装置为千斤顶。


4.根据权利要求1所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述圆盘半径与吸力桶形基础内径相同，厚度与桶形基础内壁厚度相等。


5.根据权利要求1所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述圆盘与吸力桶形基础内壁接触方式为活塞式接触方式，能沿着吸力桶形基础内内壁上下自由移动，且气密性良好。


6.根据权利要求1所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述圆管与圆盘的圆孔的接触方式为活塞式接触方式，保证圆盘沿圆管上下自由移动，气密性良好。


7.根据权利要求2所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述圆管侧壁上开口，荷载箱内施力装置的液压管通过开口，从吸力孔进入保护管道，从而与外界设备连接。


8.根据权利要求1所述的吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，其特征是，所述圆盘、圆环及圆管均为钢制结构。


9.一种利用权利要求1所述吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置的检测方法，其特征是，包括以下步骤：
1）在吸力式桶形基础内腔顶部焊接钢制圆环；
2）在吸力式桶形基础内腔靠近顶部处安...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭光，马庆松，顾文旭，李辉，刘金忠，徐齐宇，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37