一种完成荷载箱加载和活塞行程值的测试装置

技术领域

本发明涉及一种能够在完成荷载箱加载的同时，完成活塞行程值测定的测试装置，且两个过程采用的是同一加载介质。

背景技术

荷载箱是基桩自平衡静载试验的主要技术装置。荷载箱是由若干个活塞缸体串联组合构成，通过耐高压液管向缸体内输入高压液体，于缸体内推动活塞，形成强大推力对连接于荷载箱两端的基桩进行加载试验，以检验单桩承载力能否满足设计要求。基桩自平衡静载试验的两个主要试验数据，是通过对荷载箱在试验过程中的加载变化，及加载过程中推动活塞运动的行程等两个变量值的测试来完成的。目前，对荷载箱的加载值，是通过对耐高压管内的液压力值的测试来确定，而对于被推动的活塞行程，是通过连接于荷载箱上下底板的位移杆件的相对位移值来确定。但是，由于荷载箱是被设置于基桩中下端随着基桩施工埋在地下，因此，由于施工的干扰因素，位移杆件常常很难满足测试精度要求，因而限制了基桩自平衡静载试验的运用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种用同一种介质完成荷载箱加载和活塞行程值的测试装置，其利用向荷载箱缸体内推送加载介质的体积变量来测试活塞在不同液压推力作用下的行程变化值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种完成荷载箱加载和活塞行程值的测试装置，所述测试装置包括盛装装置、位移测试装置、监控装置、加载泵和压力表；盛装装置用于盛放加载介质，其内腔截面上下相等，位移测试装置用于测试加载介质的液位变化，监控装置通过线缆分别与位移测试装置及压力表连接，用于监控二者的数值变化，加载泵用于连通盛装装置与荷载箱，将加载介质注入荷载箱内，压力表安装于加载泵与荷载箱间的连通管道上，用于监测加载时的加载量。

优选的，位移测试装置包括液面测试靶和非受力接触的光点位移测试装置，液面测试靶放置在加载介质上，光点位移测试装置置于盛装装置上方，且与液面测试靶相对。

优选的，液面测试靶为不受环境影响且浮力为定值的漂浮物。

优选的，荷载箱的缸体内腔截面上下相等。

优选的，在单次试验中，连通管道的体积为常数。

优选的，在监控装置上设置有报警设备，当加载介质的加载量超过设定值时，报警并终止加载。

设计原理：（1）液体的形态是随约束其外溢的腔体形态而确定的；（2）对腔体内的液体施压，其内部分子间的作用力，沿着三维方向迅速传递，直至均衡，将被作用力转化为大小相等，方向向反，对腔壁的作用力；（3）高压液管的两端，一端是荷载箱的缸体，另一端是存放于地面上盛装加载介质的容器，容器内的加载介质经加载泵通过高压液管输入缸体推动活塞，那么进入缸体内部的加载介质体积就是容器原有体积减少的体积部分，而缸体内腔是标准的圆柱体，其面积是固定不变的。因此，只要精确测出容器内加载介质因加载而减少的体量，就可以用该减少的体量除以缸体内活塞的截面积，得出活塞的行程。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、采用既有加载液体介质，既满足对荷载箱加载要求，同时，可满足对活塞位移量的测试监控装置；

2、将加载和位移测定装置集成一体，并集成软件程序，加载的同时完成了位移测定工作；

3、通过容器中液体的位移量换算成体积变化量，再换算成活塞位移量的计算方法，可以保证位移测定值的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2时本发明实施例工作示意图；

图中，1-浮标；2-液体；3-箱体；4-激光位移传感器；5-激光位移传感器线缆；6-监控仪；7-压力传感器线缆；8-高压泵；9-压力传感器；10-高压液管；11-加载介质；12-荷载箱。

具体实施方式

需要说明的是，在本实施例中，术语“连接”可以是直接连接，也可以是通过其他部件进行连接，可以是固定连接，也可以是活动连接、电连接，本领域普通技术人员应该做符合本实施例技术方案的理解。

下面结合附图1-2对本发明做进一步详述：一种完成荷载箱加载和活塞行程值的测试装置，由浮标1、箱体3、激光位移传感器4、激光位移传感器线缆5、监控仪6、压力传感器线缆7、高压泵8、压力传感器9和高压液管10组成，如图1所示；箱体3中装入液体2，液体2作为加载介质11；浮标1为不受环境影响且浮力为定值的漂浮物，将其放置在液体2上；激光位移传感器4安装在箱体3上方，且与浮标1的位置相对，将非受力接触的光点投射在浮标1上，从而测试加载介质11的液位变化；箱体3通过高压液管与高压泵8连接，高压泵8通过高压液管10与荷载箱12连接，当需要向荷载箱12内注入液体2时，开通高压泵8即可；激光位移传感器4通过激光位移传感器线缆7与监控仪6连接，再通过压力传感器线缆7与压力传感器9连接，用于监控激光位移传感器4、压力传感器9的数值变化。

高压泵8与荷载箱12连接，在注液加载时，将箱体3中的液体注入到荷载箱缸体内，使活塞发生位移；监控仪6集成有用于加载的控制程序和位移监测器，通过激光位移传感器4测定箱体3内液体上液面位移值，然后按下列公式进行计算，其中P为压力值；V为体积；S为面积，如图2所示；

公式如下：

其中，

L0 - L1各级加载时容器内液体上液面位移量；

S1 - 箱体截面积，该值在单次试验中为常数；

S2 - 荷载箱截面积，不同荷载箱的截面积不同，该值在单次试验中为常数；

S3 - 高压液管截面积，该值在单次试验中为常数；

F1 - F0：当前加载级，活塞位移量；

V0 - 箱体内液体体积，该值在单次试验中为常数；

V1 - 荷载箱内加载介质体积，不同荷载箱的体积不同，该值在单次试验中为常数；

V2 - 高压液管体积，该值在单次试验中为常数；

L-高压泵与荷载箱间高压液管的长度；

压力传感器9监测加载时的加载量，当加载到第n级（1≤n≤10）的加载量时，先暂停加载，记录当前级的激光位移传感器4的数值后，再继续加载；最终形成记录表和曲线图等。

该测试装置的使用流程：

1、放置该测试装置；

2、在箱体3中倒入液体2；

3、开启箱体阀门，使液体2灌满箱体与高压泵8间的高压液管；记录监控仪的起始数值L0；

4、打开高压泵8；

5、记录初始数值：总加载量V0、监控仪起始值L0、荷载箱截面积S2、箱体截面积S1；

6、启动高压泵8，开始加载；

7、加载至各级时，记录监控仪6的数值L0……L1各级数据；

8、根据上述公式，计算出工作状态当压力P0

加载完成，试验结束，形成数据汇总表；当F1-F0≥6cm时，设备报警并立即终止加载；当数值达到5倍时，设备报警并立即终止加载。

需要指出的是，在图2所示的工作示意图中，确定 L

上述实施例仅仅是本发明的优选实施方式，不够成对本发明的限制。箱体、高压泵、高压液管及荷载箱的相对位置关系不限于附图所示，可以根据试验需要做相应调整。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理的基础上所做的任何引申、变形及等同替换等均应包括在本发明的保护范围内。