一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱

摘要

本发明提供一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱，包括：短柱、钢套筒、钢箱、加劲板、内隔板、质量块，短柱连同基础一起现浇，短柱按照与基础相同的荷载工况进行设计；钢套筒外包短柱，通过销栓作用与短柱连接；加劲板、钢箱通过焊缝与钢套筒连接，钢箱底板与短柱柱顶直接接触；内隔板通过焊缝与钢箱连接，将钢箱划分为若干区格；质量块直接放置在上述区格中；在不同区格中放入不同数量的质量块，从而实现对混凝土基础的加载过程；本加载箱可用于对混凝土基础进行轴心加载与偏心加载的室外试验中，利用质量块自重进行静力加载，此加载箱及其构造测量可靠、整体操作方便、可控性强。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构输电线路混凝土扩展基础设计领域，具体地，涉及一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱。

背景技术

随着特高压电网建设步伐的加快，输电线路铁塔的基础作用力也将大大增加。目前，混凝土扩展基础仍是输电线铁塔的主要形式之一。在设计混凝土扩展基础时，都是严格遵守现行国家行业标准《架空输电线路基础设计技术规定》（DL/T 5219-2005）中台阶宽高比不超过2.5的要求。为了满足该规范的这条要求，必需加大底板台阶的高度，这将导致基础混凝土的用量大大增加，且不能采用大于1/6基础宽度的偏心距以节减更多混凝土量，造成巨大的浪费。通常情况下，特高压输电线路建设中，基础造价占总体投资的16%-20%，因此基础的优化设计对于节省工期与造价起着重要作用。

从以上分析可知，降低基础台阶的高度，一定程度上能减少地基土的开挖深度，从经济的角度来说可以大幅度减少造价，并且可以加快工期；但是，另一方面也带来了一个问题：降低基础台阶的高度，混凝土扩展基础的台阶宽高比就会超过规范限制。而且目前在使用混凝土扩展基础的时候，由于下压力越来越大，以及部分地质情况地基承载力低，基础底板面积往往需要增大。实际上，混凝土扩展基础宽高比不超过2.5的限值是基于基础底部应力平截面分布假定的需求出发的。突破目前规范中对混凝土扩展基础台阶宽高比限制的要求，针对由此带来的混凝土扩展基础底板非线性变形、底部应力分布不均、截面应力分布复杂化的问题研究，进行宽高比大于2.5时混凝土扩展基础分析理论及设计方法的系统研究，进而开展工程示范和推广应用，具有重要的理论意义、经济意义和工程使用价值。因此，目前大宽高比的混凝土扩展基础已经成为迫切需要的对象，也是规范中待解决的一个问题。

出于以上需求，需要对台阶宽高比超过2.5的混凝土扩展基础的基底反力分布情况进行试验研究，以更好地认识这一类基础的受力特性与基底反力分布规律，为这一类基础的截面设计做好准备。对于这一类基础而言，室外足尺试验往往更能客观地反映出其真实受力特性，因此需要做室外足尺试验；传统的此类试验均是用千斤顶反力架进行加载的，但是对于大宽高比的混凝土基础而言，其特性限制了室外加载装置的选取，在基础底板面积很大的情况下，大范围地搭设传统的千斤顶反力架体系不是很方便，不仅费时间也不经济。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的采用千斤顶反力架进行加载存在使用不便，效率较低，成本较高的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱，解决了现有的采用千斤顶反力架进行加载存在使用不便，效率较低，成本较高的技术问题，实现了加载箱设计合理，便于使用，效率较高，成本较低的技术效果。

因此，本发明不采用千斤顶进行加载，而是用工地常见的质量块进行静力加载。质量块不仅放置拿取方便，而且省去了搭设反力架这一繁琐的操作流程，大大加快了试验进程。在此基础上，提出一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱及其构造，此加载箱及其构造不仅可实现对混凝土基础进行轴心加载，而且可满足对混凝土基础进行偏心加载的要求。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱，所述加载箱包括：

短柱、钢套筒、钢箱、加劲板、N个内隔板、M个质量块，所述N、M均为大于等于1的正整数，其中，所述短柱固定在混凝土基础上，所述短柱套设在所述钢套筒内，所述钢箱和所述加劲板均与所述钢套筒连接，钢箱底板与短柱柱顶触，所述N个内隔板沿水平方向均匀竖直固定在钢箱内。

其中，所述短柱浇筑于混凝土基础上方。

其中，所述钢套筒的内径尺寸与所述短柱的外径尺寸匹配。钢套筒内尺寸与短柱的外尺寸要相等，以保证钢套筒能正好套在短柱周围，使钢套筒侧向内壁与短柱侧向外壁之间的水平间隙尽量小，两者之间不会产生相对滑移和转动。

其中，所述钢套筒通过销栓与短柱连接。

其中，所述钢箱和所述加劲板均与所述钢套筒采用焊接的方式进行连接，内隔板与钢箱采用焊接的连接方式进行连接。

其中，短柱连同基础一起现浇，短柱按照与基础相同的荷载工况进行设计；钢套筒外包短柱，通过销栓作用与短柱连接；加劲板、钢箱通过焊缝与钢套筒连接，钢箱底板与短柱柱顶直接接触；内隔板通过焊缝与钢箱连接，将钢箱划分为若干区格；质量块直接放置在上述区格中；在不同区格中放入不同数量的质量块，从而实现对混凝土基础的加载过程。用于施加荷载的质量块放入钢箱的区格内，将质量块关于短柱对称布置可对短柱施加轴心荷载，将质量块关于短柱不对称布置可对短柱施加偏心荷载，通过控制质量块的数量可控制施加荷载的大小。

其中，短柱用于模拟真实柱子截面，钢套筒套在短柱周围，便于安装和拆卸，加劲板、钢箱通过焊缝与钢套筒连接，钢箱底板与短柱柱顶直接接触，内隔板通过焊缝与钢箱连接，将钢箱划分为若干区格，质量块直接放置在上述区格中，从而实现对混凝土基础进行可靠地加载。此加载连接构造，按照各组成部分的机理与功能共同工作，彼此互相影响，可有效地通过控制质量块放置的数量和位置实现稳定加载，钢套筒、钢箱、加劲板、内隔板、质量块的质量已知，可以较精确地记录施加的荷载数据，测量数据可靠、整体操作方便、可控性强。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

采用工地常见的质量块代替传统的千斤顶反力架进行静力加载，不仅成本较低、操作加载方便，而且省去了搭设反力架这一繁琐的操作流程，大大加快了试验进程；同时，此加载箱及其构造可防止加载过程中加载块掉落，中间隔板对加载箱进行区间划分，方便分级加载及偏心加载的控制，使加载过程方便安全；此加载箱及其构造便于装卸，可重复利用，方便而省材；此加载箱及其构造不仅可实现对混凝土基础进行轴心加载，而且可满足对混凝土基础进行偏心加载的要求，构造简单，成本较低，便于施工。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是实施例中加载箱的构造示意图；

图2是实施例中加载箱的俯视示意图；

图3是实施例中加载箱的1-1剖面示意图；

其中，短柱1、钢套筒2、加劲板3、钢箱4、内隔板5、质量块6。

具体实施方式

本发明提供了一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱，解决了现有的采用千斤顶反力架进行加载存在使用不便，效率较低，成本较高的技术问题，实现了加载箱设计合理，便于使用，效率较高，成本较低的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

下面结合具体实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

请参考图1-图3，本申请提供了一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱及其构造，此加载箱及其构造包括：短柱、钢套筒、钢箱、加劲板、内隔板、质量块，其特征在于：所述短柱直接浇筑于混凝土基础上方，尺寸以及配筋按照荷载工况以及规范进行设计，钢套筒套在短柱周围，通过销栓作用与短柱连接，钢套筒内尺寸与短柱的外尺寸要相等，以保证钢套筒能正好套在短柱周围，使钢套筒侧向内壁与短柱侧向外壁之间的水平间隙尽量小，两者之间不会产生相对滑移和转动，钢箱和加劲板通过焊缝与钢套筒连接，钢箱底板短柱柱顶直接接触，可直接传递轴向力，钢箱底板通过加劲板、钢套筒与短柱侧面间接接触，可传递弯矩，内隔板通过焊缝与钢箱连接，将钢箱水平方向划分为若干区格，用于施加荷载的质量块放入钢箱的区格内，将质量块关于短柱对称布置可对短柱施加轴心荷载，将质量块关于短柱不对称布置可对短柱施加偏心荷载，通过控制质量块的数量可控制施加荷载的大小，此加载箱及其构造可实现对混凝土基础进行轴心加载与偏心加载，并且质量块代替传统的千斤顶、反力架进行静力加载，此连接构造测量可靠、整体操作方便、可控性强。

图1、2、3所示为一种可用于对扩展基础轴心和偏心加载的加载箱及其构造，此加载箱及其构造包括：短柱1、钢套筒2、加劲板3、钢箱4、内隔板5、质量块6。具体实施方式如下：

1）混凝土基础及短柱的浇筑，以及钢套筒、钢箱和加劲板的制造同步进行。

2）混凝土基础及短柱在现场浇筑，钢套筒、钢箱、加劲板和内隔板在工厂制造并焊接成整体，浇筑要保证模版尺寸准确，工厂制造和焊接要保证精度达标。

3）待混凝土基础及短柱全部浇筑完毕后，将钢套筒、钢箱、加劲板和内隔板构成的加载箱用吊车吊至短柱上方，保持钢套筒朝下、钢箱朝上的方向缓缓下降，在短柱与钢套筒竖向即将接触时，进行对中，使钢套筒能正好套住短柱，再缓缓下降，待短柱柱顶与钢箱接触（钢套筒不再下降）后，停止下吊，用销栓将短柱与钢套筒进行连接固定，准备加载。

4）将质量块用吊车放入钢箱区格内，开始加载。

5）加载完成后，用吊车将质量块吊出，将销栓卸下，再用吊车将加载箱吊起，回收加载箱，以备再次利用。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

采用工地常见的质量块代替传统的千斤顶反力架进行静力加载，不仅成本较低、操作加载方便，而且省去了搭设反力架这一繁琐的操作流程，大大加快了试验进程；同时，此加载箱及其构造便于装卸，可重复利用，方便而省材；此加载箱及其构造不仅可实现对混凝土基础进行轴心加载，而且可满足对混凝土基础进行偏心加载的要求，构造简单，成本较低，便于施工。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。