壓載試驗裝置設計

㈠ 靜力基樁載荷試驗

樁基工程屬隱蔽工程，樁基質量直接關繫到建築物安全，出現問題後的加固及處理難度大，因而，樁基檢測是樁基工程施工中的一個重要的環節。

基樁檢測大致可分為三種方法：

1.直接法

承載力檢測包括：單樁豎向抗壓(拔)靜載試驗和單樁水平靜載試驗。單樁豎向抗壓(拔)靜載試驗，用來確定單樁豎向抗壓(拔)極限承載力，判定工程樁豎向抗壓(拔)承載力是否滿足設計要求，同時可以在樁身或樁底埋設測量應力(應變)感測器，以測定樁側、樁端阻力；也可以通過埋設位移測量桿，測定樁身各截面位移量。單樁水平靜載試驗，除用來確定單樁水平臨界和極限承載力、判定工程樁水平承載力是否滿足設計要求外，還主要用於淺層地基土，求算其水平抗力系數，以便分析工程樁在水平荷載作用下的受力特性；當樁身埋設有應變測量感測器時，也可測量相應荷載作用下的樁身應力，並由此計算樁身彎矩。

2.半直接法

以樁的動態測量為主，在現場原型試驗基礎上，基於一些理論假設和工程實踐經驗，並加以綜合分析才能最終獲得檢測項目結果的檢測方法。主要包括以下兩種：

(1)低應變法。在樁頂面實施低能量的瞬態或穩態激振，使樁在彈性范圍內做彈性振動，並由此產生應力波的縱向傳播；同時利用波動和振動理論對樁身的完整性做出評價的一種檢測方法。有：反射波法、機械阻抗法、水電效應法等。

(2)高應變法。通過在樁頂實施重錘敲擊，使樁產生的動位移量級接近常規的靜載試樁的沉降量級，以便使樁周土阻力充分發揮，通過測量和計算，判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求及對樁身完整性做出評價的一種檢測方法。有：錘擊貫入試樁法、波動方程法和靜動法等。其中，波動方程法是我國目前常用的高應變檢測方法。但這些方法在某些方面仍有較大的局限性，尚不能完全代替靜載試驗而作為確定單樁豎向抗壓極限承載力的設計依據。

3.間接法

依據直接法已取得的試驗成果，結合土的物理力學試驗或原位測試數據，通過統計分析，以一定的計算模式給出經驗公式或半理論、半經驗公式的估算方法。如根據地質勘察資料進行單樁承載力與變形的估算。由於地質條件和環境條件的復雜性，及其對邊界條件判斷有很大的不確定性，所以，本法只適用於工程初步設計的估算。

一、基樁在靜力載荷試驗中的典型破壞模式及其標准曲線特徵

在樁的靜力載荷試驗中，在相同的荷載條件下，由於不同的地質條件、施工工藝，可能表現出不同的破壞模式，如：在樁的豎向抗壓靜力載荷試驗中常見到以下幾種典型的荷載—位移(Q—S)曲線(圖2-14)。它們各自有著不同的含義。

圖2-14中的圖b、圖c樁端持力層為密實度和強度都較高的土層(如密實砂層、卵石層等)，而樁周土為相對軟弱土層，此時端阻所佔比例大，Q—S曲線曲線呈緩變型，極限荷載下樁端呈整體剪切破壞或局部剪切破壞；圖a樁端與樁身為同類型的一般土層，端阻力不大，Q—S曲線呈陡降型，樁端呈刺入沖剪破壞；如軟弱土層中的摩擦樁的沖剪破壞，或者端承樁(尤其是長度較大的嵌岩樁)在極限荷載下由於樁身材料強度的破壞或樁身受壓彎曲產生的破壞；圖d、圖e樁端有虛土或沉渣，該部位樁端土的初始強度低，壓縮性高，當樁頂荷載達一定值後，樁底部土被壓密，強度提高，Q—S曲線呈台階狀；樁身特定缺陷也可表現為雙峰型Q—S曲線(如接樁時接頭開裂的預制樁、有水平裂縫的灌注樁等在一定試驗荷載作用下逐漸閉合)。

圖2-14 相同荷載條件、不同的地質條件和施工工藝導致的基樁不同破壞模式和力學特性

Q—單樁樁頂所受豎向荷載值(kN)；S—在豎向荷載作用下，基樁的沉降量(mm)；Z—地表以下深度(m)；Q_su—單樁側阻極限值(kN)；Q_pu—單樁端阻極限值(kN)

典型的Q—S曲線應具有以下4個特徵(圖2-15)：

(1)比例界限Q_p(又稱第一拐點)，是Q—S曲線上起始的近似直線段終點所對應的荷載；

(2)屈服荷載Q_y，是曲線上曲率最大點所對應的荷載；

(3)極限荷載Q_u，是曲線上某一極限位移S_u所對應的荷載，也稱為工程上的極限荷載；

(4)破壞荷載Q_f，是曲線的切線接近平行於S軸時所對應的荷載，是樁基失穩時的荷載。

在豎向拉、拔荷載作用下，常見的單樁破壞形式是沿樁-土界面間的剪切破壞。樁被拔出或者呈復合剪切面破壞，樁的下部沿樁-土界面破壞，而上部靠近地面附近，出現錐形剪切破壞，且錐形土體會同下面土體脫離並與樁身一起上移(圖2-22)。當樁身材料抗拉強度不足(或配筋不足)時，也可能出現樁身被拉斷現象。不同樁型的豎向抗拔力區別較大，如：為提高抗拔樁的豎向抗拔力，可採用人工擴底或機械擴底等施工方法，在樁端形成擴大頭，以發揮樁底部的擴頭抗拔阻力等。

水平荷載作用下的單樁，其工作性能主要體現在樁與土的相互作用上，當樁產生水平位移時，促使樁周土也產生相應的變形，產生的土抗力會阻止樁水平變形的進一步發展。在樁受荷初期，由靠近地面的地基土提供土抗力，土的變形處於彈性階段；隨荷載增大，樁水平變形量增加，表層土變形量隨之增大，地基土開始出現塑性屈服，土抗力逐漸由深部土層提供，且土體塑性區自上而下逐漸擴大，最大彎矩斷面隨之下移；當樁本身的截面抗矩無法承擔外部荷載產生的彎矩或樁側土強度時，樁身截面受拉而產生側開裂(折斷)破壞。

圖2-15 典型的Q—S曲線及其力學特徵點

二、單樁靜載荷試驗的適用范圍

在工程樁正式施工前，在地質條件具有代表性的場地上先施工幾根樁進行靜載試驗，以確定設計參數的合理性和施工工藝的可行性(需要時，也可在樁身埋設測量樁身應力、應變、位移、樁底反力的感測器或位移桿，以測定樁分層側阻力和端阻力)。若試樁直徑和樁長均較大，可採用中、小直徑樁模擬大直徑樁進行靜載荷試驗，以減少試驗成本。國家標准《建築地基基礎設計規范》(GB 50007—2002)規定：為保證樁基設計的可靠性，除地基基礎設計等級為丙級的建築物，可採用靜力觸探及標貫試驗參數來確定單樁豎向承載力特徵值外，其他建築物的單樁豎向承載力特徵值均應通過單樁豎向靜載荷試驗確定，且同一條件下的試樁數量，不宜少於總樁數的1%，且不應少於3根；為設計提供依據的靜載試驗應載入至破壞，試驗應進行到能判定單樁極限承載力為止。對於以樁身強度控制承載力的端承樁，可按設計要求的載入量進行試驗。檢測數量在同一條件下不應少於3根，且不宜少於總樁數的1%；當工程樁總數在50根以內時，不應少於2根。

為確保實際單樁豎向極限承載力標准值達到設計要求，應根據工程重要性、地質條件、設計要求及工程施工情況進行單樁靜載荷試驗。下列情況之一的樁基工程，應在施工前採用靜載試驗對工程樁單樁豎向承載力進行檢測：

(1)設計等級為甲級、乙級的建築樁基；

(2)地質條件復雜、施工質量可靠性低的建築樁基；

(3)本地區採用的新樁型或新工藝。

三、單樁抗壓靜載荷試驗方法

試驗方法主要有：壓重載荷台靜載試驗法；錨樁反力靜載試驗法；Osterberg法(國內稱自平衡法，見第九節)。

載荷台靜載試驗法(圖2-16，圖2-17)的測試裝置主要包括：加荷及反力裝置、樁頂沉降觀測裝置。荷載可由千斤頂、砂包、鋼筋混凝土構件、大型水箱、磚、鋼錠等壓重物提供，千斤頂的反力由錨樁及反力橫梁承擔，量測樁頂沉降的儀表有千分表或精密水準儀，千分表安裝在基準樑上，樁頂則相應設置沉降觀測標點。

錨樁橫梁反力裝置(俗稱錨樁法，圖2-16)是大直徑灌注樁靜載試驗最常用的載入反力系統，由試樁、錨樁、主梁、次梁、拉桿、錨籠(或掛板)、千斤頂等組成。錨樁、反力梁裝置提供的反力不應小於預估最大試驗荷載的1.2～1.5倍。當採用工程樁作錨樁時，錨樁數量不得少於4根；當試驗載入值較大時，有時需要6根甚至更多的錨樁。具體錨樁數量要通過驗算各錨樁的抗拔力來確定。錨樁的具體布置形式既要考慮現有試驗設備能力，也要考慮錨樁的抗拔力。

圖2-16 單樁抗壓靜力載荷試驗

當採用堆載時應遵守以下規定：

(1)堆載加於地基的壓應力，不宜超過地基承載力特徵值；

(2)堆載的限值可根據其對試樁和對基準樁的影響確定；

(3)堆載量大時，宜利用樁(可利用工程樁)作為堆載的支點；

(4)試驗反力裝置的最大抗拔或承重能力，應滿足試驗載入的要求。

當試樁的最大載入量超過錨樁的抗拔能力時，可採用錨樁壓重聯合反力裝置，在主梁和副樑上堆重或懸掛一定重物，由錨樁和重物共同承受千斤頂載入反力，以滿足試驗荷載要求。還可採用其他形式的反力裝置，如適用於較小直徑試樁的地錨反力裝置。採用地錨反力裝置應注意基準樁、錨桿、試驗樁之間的間距應符合規范規定(表2-10)；對岩面淺的嵌岩樁，可利用岩錨提供反力；對於靜壓樁工程，可利用靜力壓樁機的自重作為反力進行靜載試驗，但不能直接利用靜力壓樁機的載入裝置，而應架設合適的主梁，採用千斤頂載入，基準樁的設置應符合規范。

圖2-17 國內、外單樁抗壓靜力載荷試驗現場工作圖

表2-10 試樁、錨樁(或壓重平台支墩邊)和基準樁之間的中心距離

註：1.D為試樁、錨樁或地錨的設計直徑或邊寬，取其較大者；2.如試樁或錨樁為擴底樁或多支盤樁時，試樁與錨樁的中心距不應小於2倍擴大端直徑；3.括弧內數值可用於工程樁驗收檢測時，多排樁設計樁中心距離小於4D的情況；4.軟土場地壓重平台堆載重量較大時，宜增加支墩邊與基準樁中心和試樁中心之間的距離、觀測基準樁的豎向位移。

沉降測量宜採用位移感測器或大量程千分表，對於機械式大量程(50mm)千分表，全程示值誤差和回程誤差分別應不超過40 μm和8 μm，相當於滿量程測量誤差不大於0.1%FS，分辨力優於或等於0.01mm。

試驗過程中，樁頭部位往往承受較高的豎向荷載和偏心荷載，為保證不因樁頭破壞而終止試驗，一般應對樁頭進行處理。其處理方法及解決方法是：

對預制方樁和預應力管樁，如果未進行截樁處理、樁頭質量正常且單樁設計承載力合理時，可不進行處理；對預應力管樁、尤其是進行了截樁處理的預應力管樁，可採用樁頭向下填芯處理，填芯高度一般為1～2m，也可在填芯時放置鋼筋(籠)，以增加樁頭強度；填芯用的混凝土宜按C25～C30配製。

圖2-18 樁帽結構示意圖

還可以製作鋼卡箍或用鋼筋混凝土樁帽，套在樁頭上進行保護。樁帽(圖2-18)製作使用的具體方法如下：

混凝土樁樁頭處理：應先鑿掉樁頂部的鬆散破碎層和低強度混凝土，露出主筋後，沖洗干凈樁頭再澆注樁帽，並應符合下列規定：.

(1)樁帽頂面應水平、平整，樁帽中軸線與原樁身上部的中軸線嚴格對中，樁帽面積應大於或等於原樁身截面積，樁帽截面形狀可為圓形或方形；

(2)樁帽主筋應全部直通至樁帽混凝土保護層之下，如原樁身露出主筋長度不夠時，應通過焊接加長主筋；各主筋應在同一高度上，樁帽主筋應與原樁身主筋按規定焊接；

(3)距樁頂1倍樁徑范圍內，宜用3～5mm厚的鋼板圍裹，或距樁頂1.5倍樁徑范圍內設置箍筋，間距不宜大於150mm。樁帽應設置水平鋼筋網片3～5層，間距80～150mm。以增加其整體強度；

(4)樁帽混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高1～2級，且不得低於C30。

單樁靜載荷試驗開始時間的規定：預制樁打入地基後，如為砂土，需7d後進行；如為粘性土，需視土的強度恢復情況而定，一般不得少於15d；對於飽和軟粘性土，不得少於25d；灌注樁應在樁身混凝土達到設計強度後，才能進行。

四、單樁靜力載荷試驗過程及其成果

在所有試驗設備安裝完畢之後，應進行一次全面檢查。先對試樁施加一較小的荷載進行預壓，目的是消除整個量測系統和被檢樁本身由於安裝、樁頭處理等人為因素造成的間隙而引起的非樁身沉降；排除千斤頂和管路中之空氣；檢查管路接頭、閥門等是否漏液等。一切正常後再卸載歸零，待千分表讀數穩定後記錄千分表初始讀數並做記錄，便可開始進行正式載入試驗。

樁的靜載試驗一般採用維持荷載法。我國靜載試驗的傳統做法是採用慢速維持荷載法，但在工程樁驗收檢測中，也允許採用快速維持荷載法。1985年ISSMFE(International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering，國際土壤力學與基礎工程學會)根據世界各國的靜載試驗有關規定，在推薦的試驗方法中，建議快速維持荷載法載入為每小時一級，穩定標准為0.1mm/20min。常用試驗記錄表格見表2-11。根據所進行的測試內容不同(抗壓、抗拉、水平載荷試驗)，規范也對維持荷載法的具體方法作了相應規定。

下面介紹幾種常見的單樁抗壓靜載荷承載力試驗方法。

單樁抗壓靜載荷承載力試驗方法：

(1)慢速維持荷載法：具體做法是，按一定要求將荷載分級加到試樁上，每級荷載維持不變直到樁頂下沉量達到某一規定的相對穩定標准(每小時的沉降不超過0.1mm，並連續出現2次)，然後繼續加下一級荷載。當達到規定的終止試驗條件時，停止加荷，再分級卸荷直到零載，試驗周期3～7d。

表2-11 單樁抗壓靜載荷試驗記錄表

(2)快速維持荷載法：試驗載入不要求每級的下沉量達到相對穩定，而以等時間間隔、連續載入。終止載入條件為：出現可判定極限荷載的陡降段或樁頂產生不停下沉，無法繼續載入。

(3)等貫入速率法：試驗以保持樁頂等速貫入土中，連續載入，按荷載-下沉量曲線確定極限荷載。

(4)循環載入卸載試驗法：有的在慢速維持荷載中，在部分荷載區間進行載入卸載循環，有的在每一級荷載達到穩定後，重復載入卸載循環；也有以快速維持荷載法為基礎對每一級荷載進行重復載入卸載循環。

1.慢速維持荷載法

按下列規定進行載入卸載和豎向變形觀測：

(1)載入分級：載入應該分級進行，採用逐級等量載入。分級荷載量宜為最大載入量或預估極限承載力的1/10，其中第一級可取分級荷載的2倍。修訂後的《建築地基基礎設計規范》(GB 50007—2002)規定載入分級不應小於8級。分級荷載宜為預估極限承載力的1/8～1/10；《建築樁基技術規范》(JGJ 94—94)規定，分級荷載為預估極限承載力的1/10～1/15。顯然，不同規范、不同行業標准對分級荷載的取值規定是不同的。

其他的特殊規定和要求：①樁底支承在堅硬岩(土)層上，樁的沉降量很小時，最大載入量不應小於設計荷載的2倍。②濕陷性黃土地區單樁豎向承載力靜載荷浸水試驗的載入有著特殊要求：

在進行單樁豎向承載力靜載荷浸水試驗加荷前，應確認該地基是否充分浸水。要求載入前和載入至單樁豎向承載力的預估值後，向試坑內晝夜浸水，以使樁身周圍和樁底端持力層內的土均達到飽和狀態。否則，單樁豎向靜載荷試驗測得的承載力偏大，且不安全。

(2)變形觀測：每級載入後，間隔5min、10min、15min各測讀一次，以後每隔15min測讀一次，累計1h後每隔30min測讀一次，並記錄樁身外露部分裂縫開裂情況。

(3)卸載觀測：每級卸載值為載入值的2倍。卸載時，每級荷載維持1h，按第15min、30min、60min測讀樁頂沉降量後，即可卸下一級荷載；卸載至零後，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為第15min、30min，以後每隔30min測讀一次。

(4)變形相對穩定標准：連續2h每小時內的變形值都不超過0.1mm，認為已達到相對穩定，可加下一級荷載。

(5)終止載入條件：當出現下列情況之一時，即可終止載入：①當荷載—沉降(Q—S)曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且樁頂總沉降量超過40mm；②用快速法時，在某級荷載作用下，樁頂沉降量大於前一級荷載作用下沉降量的5倍；③用慢速法時，在某級荷載作用下，樁頂沉降量大於前一級荷載作用下沉降量的2倍(即：ΔS_n+1/ΔS_n≥2；ΔS_n為第n級荷載的沉降增量；ΔS_n+1為第n+1級荷載的沉降增量)且經24h尚未達到穩定；④已達到反力裝置的最大載入量；⑤已達到設計要求的最大載入量；⑥當荷載—沉降曲線呈緩變型時，可載入至樁頂總沉降量60～80mm，特殊情況下可根據具體要求載入至樁頂累計沉降量超過80mm。非嵌岩的長(超長)樁和大直徑(擴底)樁的Q—S曲線，一般呈緩變型。由於非嵌岩的長(超長)樁的長細比大、樁身較柔，彈性壓縮量大，樁頂沉降較大時，樁端位移還很小；而大直徑(擴底)樁雖樁端位移較大，但尚不足以使端阻力充分發揮，在樁頂沉降達到40mm時，樁端阻力一般不能充分發揮。國際上普遍認為：當沉降量達到樁徑的10%時，才可能達到破壞荷載；⑦當工程樁作錨樁時，錨樁上拔量已達到允許值；⑧ 樁頂荷載為樁受拉鋼筋總極限承載力的0.9倍時。

2.快速維持荷載法

按下列規定進行觀測：

(1)每級荷載施加後，按第5min、15min、30min測讀樁頂沉降量，以後每隔15min測讀一次；

(2)試樁沉降相對穩定標准：載入時每級荷載維持時間不少於1h，最後以15min時間間隔的樁頂沉降增量小於相鄰15min時間間隔的樁頂沉降增量；

(3)當樁頂沉降速率達到相對穩定標准時，再施加下一級荷載；

(4)卸載時，每級荷載維持15min，在第5min、15min測讀樁頂沉降量後，即可卸下一級荷載；卸載至零後，應測讀樁頂殘余沉降量，測讀時間為第5min、10min、15min、30min，以後每隔30min測讀一次，總維持時間為2h。

五、單樁豎向極限承載力確定方法

(1)作荷載—沉降(Q—S)曲線、S—lgt曲線和其他輔助分析所需的曲線；

(2)當陡降段明顯時，取相應於陡降段起點的荷載值為單樁豎向極限承載力；

(3)如果在某級荷載作用下，樁頂沉降量大於前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經24h尚未達到穩定標准，單樁豎向抗壓極限承載力值取前一級荷載值；

(4)Q—S曲線呈緩變型時，取樁頂總沉降量S=40mm所對應的荷載值為單樁豎向極限承載力，當樁長大於40m時，宜考慮樁身的彈性壓縮。根據沉降量確定極限承載力的基本原則是，盡可能挖掘樁的極限承載力而又保證有足夠的安全儲備。對直徑D大於或等於800mm的樁，可取Q—S曲線上S=0.05 D對應的荷載值；

(5)單樁豎向抗壓極限承載力，取S—lgt曲線尾部出現明顯向下彎曲的前一級荷載值；

(6)如果因為已達載入反力裝置或設計要求的最大載入量，或錨樁上拔量已超出允許值而終止載入時，若樁的總沉降量不大，樁的豎向抗壓極限承載力取值為不小於實際最大試驗荷載值；

(7)參加統計的試樁，當滿足其極差不超過平均值的30%時，可取其平均值作為單樁豎向極限承載力。極差超過平均值的30%時，宜增加試樁數量並分析離差過大的原因，並結合工程具體情況，確定極限承載力(對樁數為3根及3根以下的柱下樁台，取最小值)；

(8)以外推法求樁的豎向抗壓極限承載力：在許多情況下，樁的靜載試驗載入往往達不到極限荷載而終止試驗；對工程樁的試驗也不允許將樁壓至極限破壞狀態，這給判定樁的極限承載力造成一定困難。根據研究和大量經驗對比，已經建立了一些擬合數學模型和應用實測Q—S曲線的作圖方法，用來推測終止試驗後的Q—S曲線，並確定樁的極限承載力。

1.作圖法

在Q—S曲線段上，選取曲率變化較大的一段曲線，在該曲線段兩側取兩點(如圖2-19中M₁，M₆)，把這2點對應的樁頂沉降等分成若干相等的沉降量ΔS(一般不少於四等分)，過各等分點作Q軸平行線與Q— S曲線相交得點M₂、M₃、M₄……，過上述各交點作S軸的平行線與Q軸相交，得P₁、P₂、P₃、P₄……，過上述各點作與Q軸成45 度的斜線P₁A、P₂B、P₃C、P₄D……，P₁A 與 M₂P₂的上延長線交於A點、P₂B與M₃P₃的上延長線交於B點、P₃C與M₄P₄的上延長線交於C點……，作一條過上述各點的直線AG，上述各點大致落在一條直線上，該直線與Q軸的交點F對應的Q值，即為單樁豎向抗壓極限承載值Q_u，如圖2-19所示。

圖2-19 作圖法求單樁豎向抗壓極限承載值Q_u

2.雙曲線法

雙曲線法又稱斜率倒數法。假設樁的靜載試驗Q—S曲線為一雙曲線，其方程可寫成：

土體原位測試與工程勘察

式中：M，C為待定參數。其確定方法是：在Q—S曲線的已知段選取兩個點(Q₁，S₁)，(Q₂，S₂)，按式(2-32)、式(2-33)求得待定參數M，C為：

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

3.最小二乘法

用最小二乘法對實測Q—S數據進行擬合，則有：

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

式中：S_i為樁測點處樁身沉降量(mm)；Q_i為測點處的樁身軸力(kPa)。

在數學意義上，樁的極限承載力值Q_f為：

土體原位測試與工程勘察

工程中，樁的極限承載力值Q_u為：

土體原位測試與工程勘察

也可取沉降量等於40mm所對應的荷載做為樁的極限承載力值：

土體原位測試與工程勘察

4.指數方乘法

假設Q—S曲線為指數曲線時，則有如下的方程式：Q=Q_u(1-e^-αs)，經數學變換後得：

土體原位測試與工程勘察

式中：Q為樁所受軸向靜荷載(kPa)；Q_u同上；α為擬合系數，取值詳見國家標准 GB/T19496-2004《鑽心檢測離心高強混凝土抗壓強度試驗方法》。

圖2-20 用指數方乘法求樁的極限承載力值

S-lg(1-Q/Q_u)為一直線，根據Q_u可能的大概范圍，可假設若干個Q_u，再根據靜載試驗結果(Q_i，S_i)，計算出lg(1-Q/Q_u)，用S-lg(1 Q/Q_u)法可以繪出若干根指數曲線。若Q_u小於真實值時，曲線向上彎曲；若Q_u大於真實值時，曲線向下彎曲。在上彎與下彎曲線之間必可得一根近似直線，對應於該近似直線的Q_u，即為樁的極限荷載(圖2-20)。

六、單樁豎向抗壓承載力特徵值R_a的確定

無論載入速率的快慢，應按參加統計的試樁數取試驗值的平均值，並要求其極差不得超過平均值的30%。取此平均值的一半作為單樁豎向抗壓承載力特徵值R_a。

《建築地基基礎設計規范》(GB 50007—2002)規定，單樁豎向抗壓承載力特徵值R_a為單樁豎向抗壓極限承載力統計值的1/2(即：單樁豎向抗壓極限承載力統計值除以安全系數2)。

七、多年凍土地基單樁豎向靜載荷試驗

多年凍土中試樁施工後，應待凍土地溫恢復正常後再進行載荷試驗。試驗樁宜經過一個冬期後再進行試驗。試樁時間宜選在夏末、冬初，地溫出現最高值的一段時間內進行。

單樁靜載荷試驗視試驗條件和試驗要求不同，可選用：慢速維持荷載法或快速維持荷載法進行試驗：

A.採用慢速維持荷載法時，應符合下列要求：

載入級數不應少於6級，第一級荷載應為預估極限荷載的1/4倍，以後各級荷載可為極限荷載的0.15倍，累計試驗荷載不得小於設計荷載的2倍；

在某級荷載作用下，樁在最後24h內的下沉量不大於0.5mm時，應視為下沉已穩定，方可施加下一級荷載；在某級荷載作用下，連續10d達不到穩定時，應視為樁-地基系統已遭破壞，可終止載入；

試驗的測讀時間，應符合下列規定：

a)沉降：載入前讀一次，載入後讀一次，此後每2h讀一次。在高載下，當樁下沉加快時，觀測次數應增加，縮短間隔時間；

b)地溫：每24h觀測一次。

卸載時的每級荷載值為載入值的兩倍。卸載後應立即測讀樁的變位，此後每2h測讀一次，每級荷載的延續時間為12h，卸載期間應照常觀測地溫。

B.採用快速維持荷載法時，應符合下列要求：

快速加荷時每級荷載的間隔時間，應視樁周凍土類型和凍土條件確定，一般不得小於24h，且每級荷載的間隔時間應相等；

載入的級數一般不得少於6～7級，荷載級差可採用預估極限荷載的0.15倍。當樁在某級荷載作用下產生迅速下沉時，或樁頭總下沉量超過40mm時，即可終止試驗；

快速載入時，樁頂下沉和地溫的觀測要求，應與上述慢速載入時相同。

C.多年凍土地基單樁豎向極限承載力的確定，應符合下列規定：

慢速載入時，破壞荷載的前一級荷載，即為樁的極限荷載；

快速載入時，找出每級荷載下樁的穩定下沉速度(即穩定蠕變速率)，並繪制樁的流變曲線圖(圖2-21)，曲線延長線與橫坐標的交點F應作為樁的極限長期承載力。

圖2-21 樁的流變曲線示意圖

多年凍土地基單樁豎向靜載荷試驗設計值的取值，應符合下列規定：

慢速載入時，應按參加統計的試樁數，取試驗值的平均值，並要求其極差不得超過平均值的30%，取此平均值的一半作為單樁承載力的設計值。

快速載入時，應按參加統計的試樁數取試驗值的平均值，並要求其極差不得超過平均值的30%，取此平均值的一半作為單樁承載力的設計值。

㈡ 單樁水平靜載試驗

樁所受的水平荷載有多種形式，如：風力、制動力、地震力、船舶撞擊力及波浪力等等。

近年來，單樁水平靜載試驗是採用接近於水平受荷樁實際工作條件的試驗方法，來確定單樁水平臨界荷載和極限荷載，推定土抗力參數。

一、單樁水平靜載試驗裝置(圖2-26，圖2-27)

1.水平推力載入裝置

宜採用卧式液壓千斤頂，載入能力不得小於最大試驗荷載的1.2倍，採用荷重感測器直接測定荷載大小，也可用並聯液路的液壓表或液壓感測器測量液壓，根據千斤頂率定曲線換算荷載。

圖2-26 單樁水平靜載試驗裝置立面示意圖

圖2-27 單樁水平靜載試驗裝置平面布置示意圖

試驗的水平力作用點，宜與實際工程的樁基承台底面標高一致；如果高於承台底標高，試驗時在相對承台底面處會產生附加彎矩而影響測試結果，應予以修正。在千斤頂與試樁接觸處，宜安置一球形鉸座，以保證千斤頂作用力能水平穿過樁身軸線。

2.量測裝置

水平位移測量宜採用大量程位移計。在水平力作用平面的受檢樁兩側，應對稱安裝兩個位移計測量地面處的樁水平位移；當需測量樁頂(旋)轉角時，應在水平力作用平面以上50cm處受檢樁兩側，對稱安裝兩個位移計，利用上、下位移計差與位移計距離的比值，可求得地面以上樁的轉角。固定位移計的基準點宜設置在試驗影響范圍之外。

二、單樁水平靜載試驗方法

單樁水平靜載試驗宜根據工程樁實際受力特性，選用單向多循環載入法或慢速維持荷載法。對長期承受水平荷載作用的工程樁，宜採用慢速維持荷載法的載入方式。對需測量樁身應力或應變的試驗樁，不宜採取單向多循環載入法，因為它會對樁身內力的測試帶來不穩定因素，因而應採用慢速或快速維持荷載法。

1.加、卸載方式和水平位移測量

(1)單向多循環載入法的分級荷載，應取預估水平極限承載力的1/10～1/15作為每級荷載的載入增量。根據樁徑大小並適當考慮土層軟硬，對於直徑300～1000mm的樁，每級荷載增量可取2.5～20kN；每級荷載施加後，恆載4min後可測讀水平位移，然後卸載為零；再停2min測讀殘余水平位移，至此完成一個加、卸載循環。如此循環5次便完成一級荷載的位移觀測。試驗不得中間停頓。

(2)慢速維持荷載法的具體做法是：按一定要求將荷載分級加到試樁上，每級荷載維持不變直到樁的測點變形量達到某一規定的相對穩定標准(每小時的水平變形量不超過0.1mm，並連續出現2次)，然後繼續加下一級荷載。當達到規定的終止試驗條件時，停止加荷。

2.變形觀測

每級載入後，間隔5min、10min、15min各測讀一次，以後每隔15min測讀一次，累計1h後每隔30min測讀一次；卸載觀測的每級卸載值為載入值的兩倍。卸載時，每級荷載維持1h，按第15min、30min、60min測讀測點水平變形量後，即可卸下一級荷載；卸載至零後，應測讀殘余水平變形量，維持時間為3h，測讀時間為第15min、30min，以後每隔30min測讀一次。

3.變形相對穩定標准

連續2h每小時內的水平變形值不超過0.1mm，認為已達到該級荷載作用下的相對穩定，可加下一級荷載。測量數據應及時填寫到單樁水平靜載試驗記錄表中(表2-12)。

表2-12 單樁水平靜載試驗記錄表

在進行循環載荷試驗時，對卸荷的要求是：每級卸載值為載入值的二倍。卸載後，每隔15min測讀一次，讀兩次後，隔半小時再讀一次，即可卸下一級荷載。全部卸載後，隔3～4小時再測讀一次。

4.終止載入條件

當出現下列情況之一時，即可終止載入：

(1)樁身折斷。對長樁和中長樁，水平承載力作用下的破壞特徵是樁身彎曲破壞；

(2)水平位移超過30～40mm(軟土取40mm)(據《建築樁基技術規范》(JGJ 94—94))；

(3)水平位移達到設計要求的水平位移允許值。

試驗記錄表格式見表2-11。

三、資料整理與成果分析

對單向多循環加荷、卸荷試驗，應繪制水平力—時間—位移(H₀-t-Y₀，見圖2-28)、水平力—位移梯度(H₀-ΔY₀/ΔH₀)或水平力—位移雙對數(lgH₀-lgY₀)曲線；當測量樁身應力時，應繪制應力沿樁身分布和水平力與最大彎矩截面鋼筋應力的(H₀-σ_s)等相關曲線。

圖2-28 單向多循環加荷試驗水平力—時間—位移(H₀-t-Y₀)曲線

採用慢速維持荷載法時，應繪制水平力—時間—力作用點位移(H₀-t-Y₀)的關系曲線；水平力—位移梯度(H₀-ΔY₀/ΔH₀)的關系曲線；力作用點位移—時間對數(Y₀—lgt)的關系曲線；和水平力—力作用點位移雙對數(lgH—lgY₀)關系曲線；繪制水平力、水平力作用點位移與地基土水平抗力系數的比例系數的關系曲線(H—m、Y₀—m)。當樁頂自由且水平力作用位置位於地面處時，m值可根據試驗結果按下列公式確定：

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

式中：m為地基土水平力抗力系數的比例系數(kN/m⁴)；α為樁的水平變形系數(m^-1)；ν_y為樁頂水平位移系數(表2-13)；H為作用於地面的水平力(kN)；Y₀為水平力作用點的水平位移(m)；EI為樁身抗彎剛度(kN·m²)；b₀為樁身計算寬度(m)。

表2-13 樁頂水平位移系數ν_y

註：h為樁的入土深度。

對於圓形樁：當樁徑D≤1m時，b₀=0.9(1.5D+0.5)；當樁徑D＞1m時，b₀=0.9(D+1)。

對於矩形樁：當邊寬B≤1m時，b₀=1.5B+0.5；當邊寬B＞1m時，b₀=B+1。

對樁的換算埋深αh＞4.0的彈性長樁，可取αh=4.0的值即ν_y=2.441；而對於2.5＜αh＜4.0的有限長度中長樁，應根據上表調整ν_y，重新計算m值。

1.單樁水平臨界荷載的確定

對中長樁，水平力臨界荷載H_cr值在樁身產生開裂時所對應的水平荷載，為單樁水平臨界荷載；

取單向多循環載入法時的H—t—Y₀曲線，或慢速維持荷載法時的H—Y₀曲線在出現拐點的前一級水平荷載值，為單樁水平臨界荷載；

取H₀—ΔY₀/ΔH₀曲線或lgH-lgY₀曲線上第一拐點所對應的水平荷載值，為單樁水平臨界荷載；

取H-σ_s曲線第一拐點為單樁水平臨界荷載。

2.單樁水平極限承載力的確定

單樁水平極限承載力是對應於樁身折斷或樁身鋼筋應力達到屈服時的前一級水平荷載值。它有下列確定方法：

(1)取單向多循環載入法時的H—t—Y₀曲線，或慢速維持荷載法時的H—Y₀曲線產生明顯陡降的起始點對應的水平荷載值，為單樁水平極限承載力；

(2)取慢速維持荷載法時的Y₀—lgt曲線尾部出現明顯彎曲的前一級水平荷載值，為單樁水平極限承載力；

(3)取水平力-位移梯度(H₀—ΔY₀/ΔH₀)曲線或水平力與力作用點位移雙對數(lgH—lgY₀)曲線上第二拐點對應的水平荷載值，為單樁水平極限承載力；

(4)取樁身折斷或受拉鋼筋屈服時的前一級水平荷載值，為單樁水平極限承載力。

3.單樁水平承載力特徵值的確定

單位工程同一條件下的單樁水平承載力特徵值的確定，應符合下列規定：

(1)當水平承載力按樁身強度控制時，取水平臨界荷載統計值作為單樁水平承載力特徵值；

(2)當樁受長期水平荷載作用且樁不允許開裂時，取水平臨界荷載統計值的0.8倍作為單樁水平承載力的特徵值；

(3)當水平承載力按設計要求的水平允許位移控制時，可取設計要求的水平允許位移對應的水平荷載，作為單樁水平承載力特徵值。但應滿足有關規范抗裂設計的要求。

㈢ 電纜耐壓試驗

電纜耐壓試驗

參考資料：武漢鄂電電力試驗設備有限公司 400 034 8088

設備組成

◆TPCB-B型變頻控制電源
◆EDYD系列激勵變壓器
◆EDDK系列電抗器
◆EDFC系列電容分壓器
◆EDC系列高壓電容
◆各種連接導線
◆接入DZCL系列高壓整流硅堆及H9840型直流數字微安表，可以完成設備的直流耐壓試驗。由於系統諧振後具有很好的濾波特性，因此其產生的直流電壓優於普通試驗變壓器整流出來的直流電壓。

產品概述

TPXB-D系列電纜交流耐壓調頻串聯諧振裝置採用了調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是目前高電壓試驗的一種新方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
目前，使用的電纜電壓在35kV及其以下電壓等級的數量很多，試驗工作量大，所以此類耐壓試驗裝置應該體積小，重量輕。因此，我公司生產的TPXB-D系列電纜交流耐壓調頻串聯諧振裝置，使產品的每個單獨部件的重量保證不超過50公斤，適合現場搬運。
電源採用220V單相電源或380V單相電源，方便現場取電；電抗器部分採用乾式環氧澆注，美觀可靠，適合各類電纜的要求。部分配置還可以滿足110kV電纜的交流耐壓試驗。

產品特點

◆操作簡單。手動試驗（手動尋找諧振點和手動升壓）、自動調諧（自動尋找諧振點）和自動試驗（自動尋找諧振點和自動升壓）三種模式適應不同試驗要求
◆局部放電量小，Q值高，調頻范圍寬。
◆試品閃烙後無暫態過電壓。
◆本裝置設計獨特。高壓組合電器試驗電壓高，但試驗電流小，而高壓電纜的試驗電壓相對高壓組合電器來說要低，但試驗電流大大增加，故此類調頻諧振裝置把電抗器分為n節，使之串聯可輸出高電壓/小電流，並聯可輸出較低電壓/大電流。
◆完全可以期待常規試驗變壓器來完成變電站內的交流耐壓試驗，試驗所需電源容量小，為試驗容量的1/20～1/30倍可解決變壓器用變電源容量小於試驗容量問題。
◆試驗范圍大，可對CT，PT，開頭，斷路器，絕緣子，母線變壓器中性點等進行交流耐振試驗。
◆重量輕，單件重≤40kg，方便搬動，極便於現成試驗。
◆裝置可對現場XLPE交聯聚乙烯電纜220KV電壓等級1200mm2的長度達10公里進行試驗。
◆大屏幕顯示試驗數據、狀態和實時操作步驟提示
◆採用我公司專有的16位精細調頻和調壓軟體專業技術、11KHZ載波頻率、SPWM和進口原裝IPM整體模塊。配合適當電抗器，就可以滿足國家和地方電力部門規定的頻率范圍，整機領先於國內外同類產品。
◆軟體精細調頻、調壓。

主要技術指標

◆額定輸出電壓 0~500KV（AC有效值）及其以下
◆輸出頻率 20~300HZ
◆諧振電壓波形 純正弦波，波形畸變率<1.0%
◆最大試驗容量 5000KVA及其以下
◆工作制 滿功率輸出下，一次連續工作時間60min
◆品質因數 30~90
◆頻率調節靈敏度 0.1HZ，不穩定度<0.05%
◆工作電源 380/220V±15%/50HZ±5%

用戶選型需提供的被試品參數

◆被試品對象及最高試驗電壓
◆電纜的單根長度和截面，試驗時間，最高試驗電壓等。

㈣ 串聯諧振耐壓試驗裝置分壓比的計算方式是怎麼的

分壓器是串聯諧振組成中的一部分，作用是採集當前諧振裝置的一次側有效電壓值，用於控制和顯示RLC電路的正常運行和相關電參量。分壓器與串聯諧振試驗裝置並聯後，電壓經過精密采樣電路到達低壓臂，再由屏蔽導線輸出顯示到電壓表。其中很重要的一個參數就是分壓比，分壓比可以理解為一次電壓與二次電壓之比。

串聯諧振耐壓試驗裝置在設計時根據容量大小考慮到適用性和匹配性，有可能將分壓器分成兩節或者多節，在使用是可能會只用到一節，那麼我們就要手動調整分壓比。簡單的計算方法是：當前變比值 / 數量。比如：默認變比是3000，由兩節電抗器構成，那麼使用單節分壓器時需要手動將分壓比改成1500，否則，顯示電壓是實際電壓的2倍。有些廠家在對電纜或者是變壓器滿載運行時，也無法達到目標電壓，往往就是通過調整分壓比。而實際上電壓是沒有到達規程電壓值，造成這種原因主要是內芯材料發熱電阻變大。嚴重時，還會冒煙，所以，在選購時應該注意。必要時，實地考察工藝、細節。

回復者：華天電力

㈤ 重載試驗都有哪些規范

一、目測檢驗 1.1目測檢驗項目 目測檢查包括1~8項重要部分的規格和（或）狀態是否符合要求。 1、各機構、電氣設備、安全裝置、制動器、控制器、照明和信號系統； 2、主梁結構及支腿結構的焊接，節點板及連接件、緊固件； 3、梯子、通道、欄桿、走台、司機室等安全設施； 4、所有防護裝置； 5、吊點、吊具、滑輪組、軸及連接件、緊固件； 6、鋼絲繩及其固定件； 7、液壓系統各部件的位置、規格、連接及固定件。 8、油品測試。 9、檢查全部必備證書和隨機文件是否齊全並經過審核。 1.2目測檢驗方法 1、目測檢查時不必拆開任何部件，但應打開在正常維護和檢查時應打開的蓋子，如限位開關蓋等。 2、在對1.1條中的第1項除在靜態下進行目測檢查外，還應讓各部分機構、系統作空載運行觀察其性能及狀態，並作調整。空載運行的時間不少於3min，機構的往復運動（升降、動停、進退、左右）不少於3次。 1.3目測檢驗標准 以上為初步目測檢查，在隨後進行的各項試驗過程中，應隨時注意目測檢查項目的檢查，最終沒有發現機構或結構有損壞，連接處無松動或損壞，則認為本試驗結果良好。 1.4目測檢驗報告 900T架橋機目測檢查報告表見附表1； 二、合格試驗測試 2.1試驗測試項目 1、載荷起升高度； 2、吊具極限位置； 3、載荷起升速度； 4、載荷下降速度； 5、載荷下降的制動距離（重載）； 6、前起重小車的橫向微調范圍； 7、後起重小車的縱向微調范圍； 8、限位器的可靠性； 9、主、輔助支腿內凈空尺寸：寬×高； 10、電氣控制系統中各電路、元件的對地絕緣電阻值； 11、卷揚機、減速機等動力裝置的性能； 12、液壓系統的可靠性； 2.2試驗測試方法 1、合格試驗是在目測檢查通過後載入至額定起升重量並在規定電壓及電動機額定轉速時作各方向的動作試驗，對2.1條規定項目進行驗證。 2、對DYJ900型架橋機應作主支腿的運行試驗，主支腿在軌道上來回運行不少於3次。 3、提升載荷時，先提升10～20cm高，懸停不少於10min，其間檢查合格試驗項目，確認無異常後再繼續試驗。 4、前車托空，主支腿調整著地受力，懸停不少於10min，其間檢查合格試驗項目，確認無異常後再繼續試驗。 2.3試驗測試標准 如果各部件能完成其功能試驗，並在隨後進行的目測檢查中沒有發現機構或結構的構件有損壞，連接處也沒有松動或損壞，則認為本試驗結果良好。 2.4合格試驗報告 DYJ900型架橋機合格試驗報告表見附表2； 三、載荷起升能力試驗 3.1試驗項目 架橋機載荷起升能力試驗包括靜載試驗和動載試驗。 3.2靜載試驗 3.2.1試驗目的 靜載試驗目的是檢驗架橋機及其各部分的結構承載能力； 3.2.2靜載試驗載荷 架橋機靜載試驗載荷為1.25倍額定起重量（不包括吊具重量）。 3.2.3靜載試驗標准 如果未見到裂紋、永久變形、油漆剝落或對架橋機的性能與安全有影響的損壞，連接處沒出現松動或損壞，即認為本試驗結果良好。
3.2.4靜載試驗方法 各起升機構的靜載試驗應分別進行，試驗時應按實際使用情況使架橋機處於主要部件承受最大鋼絲繩荷載、最大彎矩和（或）最大軸向力的位置和狀態。 靜載試驗的載荷應逐漸地加上去，起升至離地面100~200mm高處，懸空時間不得少於10min； 3.2.5 DYJ900型架橋機靜載試驗方法及步驟 1、將模擬梁放在空曠的場地，調整架橋機進行喂梁工況。 2、將模擬梁載入135t，使總載荷達到1125t。 3、同時啟動前後起重小車將模擬梁起吊200mm，懸停10分鍾，目測檢查各部件受力變形情況。下落模擬梁到地面，完成靜載試驗。 3.2.6靜載試驗檢查報告 DYJ900型架橋機靜載試驗檢查報告表見附表3； 3.3動載試驗 3.3.1試驗目的 動載試驗目的主要是驗證起重機各機構和制動器的功能。 3.3.2動載試驗荷載 架橋機靜載試驗載荷為1.1倍額定起重量（不包括吊具重量）。 3.3.3動載試驗標准 如果各部件能完成其功能試驗，並在隨後進行的目測檢查中沒有發現機構或結構的構件有損壞，連接處也沒有松動或損壞，則認為本試驗結果良好。 3.3.4動載試驗方法 嚴格按操作規程進行控制，操作時應按各機構的電動機的接電持續率留有操作的間歇時間。必須注意把加速度、減速度和速度限制在設計的正常工作的范圍內。動載試驗時，先運行約半小時後，在整個系統沒有問題的情況下再運行一小時，然後詳細檢查各緊固件，檢查合格後，才允許繼續長時間運行。 前後起重小車各承擔50%的試驗荷載，並模擬32m箱梁實際架設時架梁工況，分別作起落、縱移、橫移等各項動作。 架橋機各機構的動載試驗應分別在該機構承受最大載荷的位置和狀態下進行，試驗中，對每種動作應在其整個運動范圍內作反復起動和制動，反復次數應不少於5次，按照架橋機工作循環周期，整個動載試驗時間至少應持續2小時。 試驗還包括對懸掛著的試驗載荷作空中起動，此時試驗載荷不應出現反向動作。 動載試驗時進行架橋機主要結構的應力測試。 3.3.5 DYJ900型架橋機動載試驗方法及步驟 1、將模擬梁放在空曠的場地，調整架橋機進行喂梁工況。 2、將模擬梁載入90t，使總載荷達到990t。 3、同時啟動前後起重小車將模擬梁起吊，懸停5分鍾，然後同時啟動橫移按鈕，將模擬梁左右橫移210mm，再恢復原位。 4、然後讓架橋機向前後運行50m，往返不少於3次。 5、主支腿向前移動32.7m，並在前方地基（或墩頂）就位，使主支腿著地，前車托空；運行架橋機向前移動32.7m。 6、前後起重小車同時啟動下落模擬梁3m，來回3次。 3.3.6動載試驗檢查報告 DYJ900型架橋機動載試驗檢查報告表見附表4
3.4 架橋機爬坡能力及曲線通過試驗 3.4.1試驗目的 架橋機爬坡能力及曲線通過試驗的目的是驗證各走行機構的功能和架橋機整機在設計容許坡度上的爬坡能力、下坡制動性能及整機穩定性能；以及最小曲線通過的能力。 3.4.2 架橋機爬坡能力及曲線通過試驗標准 如果各部件能完成其功能試驗，上坡動力足夠，下坡制動良好，運行過程中整機不出現傾覆；最小曲線半徑2000m能夠實現架梁，並在隨後進行的目測檢查中沒有發現機構或結構的構件有損壞，連接處也沒有松動或損壞，則認為本試驗結果良好。 3.4.3 架橋機爬坡能力及曲線通過試驗方法 嚴格按操作規程進行控制，必須注意把加速度、減速度和速度限制在設計的正常工作的范圍內。 試驗中，對走行機構應在其整個運動范圍內作反復起動和制動，反復次數應不少於5次，架橋機空載低速在3%坡道上前進、後退各三次。然後架橋機重載900T模擬梁低速在3%坡道上進行爬坡能力測試，前進、後退各三次。 3.4.4架橋機爬坡能力及曲線通過試驗報告 DYJ900型 架橋機爬坡能力及曲線通過試驗報告表見附表5； 3.5試驗報告 在每項試驗中應做好檢測數據的采樣、收集、記錄工作，重要數據應核對切實。 在完成第2條中規定的試驗內容後應編寫試驗報告，將檢測結果和試驗結論填入表格。在試驗報告里應詳細記載每個試驗項目、步驟的載荷、位置、狀態、程序和結論。 試驗報告要求檢查人員、測試人員、記錄人員、設計、製造（或安裝）及業主方面的現場負責人均記錄姓名並簽認。 DYJ900型 架橋機試驗報告附表： 附表1：目測檢查報告 附表2：合格試驗報告 附表3：靜載試驗檢查報告 附表4：動載試驗檢查報告 附表5：爬坡能力及曲線通過試驗報告 四、試驗條件 4.1試驗場地 試驗場地平面尺寸要求200x100米；場地內地基要求處理，在架橋機支腿局部支撐處要求單獨加固處理滿足局部承載力要求； 4.2試驗環境 試驗時風速不大於10.8m/s（39km/h，相當於6級），風向隨機； 海拔高度≤2000m 工作環境溫度：-20℃~＋50℃ 電源：380V、50HZ 4.3注意事項 1、場地應滿足最大輪壓22噸設計要求，並經不少於2處的承載能力檢驗後才能正式啟用。 2、各機構需用的潤滑油、液壓油和冷卻液應按規定加註到工作水平面。 3、架橋機電力源應按實際供電情況，用配套的發電機組供給或外接電源。 4、試驗前應配備規格齊全，狀態良好的儀器、量具、檢具。 5、選配專職的試驗操作人員、檢測人員、記錄人員及指揮者和負責人。所有參加人員在試驗前應進行相關專業培訓，並熟悉架橋機的結構、性能和操作並掌握試驗規程，明確試驗程序和各項具體要求，制定好防患措施。 6、試驗過程中要統一指揮，保持試驗現場的良好秩序。

㈥ 工頻耐壓試驗裝置

產品簡介：
HSXNY-III全自動工頻耐壓試驗裝置是根據國家最新行業試驗標准而設計的試驗設備，其安全可靠、功能強大、使用方便、維護簡單，主要用於對各種電器產品、電氣元件、絕緣材料等進行規定電壓下的絕緣強度試驗，以考核產品的絕緣水平，發現被試品的絕緣缺陷，衡量過電壓的能力，是電力運行相關部門、電工電器製造企業、冶金、煤礦、電氣化鐵路相關部門、科研單位及高等院校等需要耐壓試驗設備的首選產品。

產品別稱：
工頻耐壓試驗裝置、交流耐壓試驗裝置、工頻耐壓測試儀、工頻耐壓儀、工頻耐壓機.

產品特性：
◆ 電壓、電流、時間、狀態信息及提示信息等數據4.7尺大屏液晶顯示，讀數清晰、直觀；
◆ 全中文界面，操作簡單明了，可適應多種應用場合；
◆ 輕觸式按鍵操作，所有功能均可通過按鍵設定，提高了產品的安全性、可靠性；
◆ 全數字式校準方式，摒棄了陳舊的電位器調整，現場使用極為方便，精度易於控制(此功能帶密碼保護)；
◆ 按鍵直接設定試驗變壓器變比(此功能帶密碼保護)，在連接不同電壓等級的試驗器時，應用靈活自如，真正做到一個控制箱可與多台變壓器相互配套；
◆ 狀態提醒功能，全中文引導式操作，即使在無說明書的情況下亦可熟練操控；
◆ 試驗過程中，屏上有閃爍的高壓符號顯示，時刻提醒操作人員注意安全；
◆ 試驗結果顯示功能，可自動判斷試驗結果（試驗通過或試驗失敗），並能可靠記錄試品過電流、閃洛或擊穿時的電壓；
◆ 試驗結果聲音報警功能，試驗通過或試驗失敗時，設備會發出不同的報警聲音，試驗人員可直接由報警聲音辨認試驗的結果；
◆ 暫停功能，自動控制時，此功能可做到在任意點實現升壓或降壓的暫停，暫停時間可由試驗人員靈活掌握，方便觀察試品狀態；
◆ 自動計時功能，自動控制時，當電壓自動上升至設定值時，設備自動開始計時，當計時時間到，顯示試驗結果，設備自動回到零位；
◆ 手動計時功能，手動控制時，計時器可手動啟動，當耐壓時間到，設備自動回到零位（僅台式設備有此功能）；
◆ 手動控制模式，此模式類似於傳統的電動升/降壓方式，上升/下降由按鈕控制，設備自動判斷上/下限位，有過電壓保護；
◆ 升壓速度智能控制，當電壓達到目標電壓80%時，升壓速度會自動減慢，當達到目標電壓90%時，升壓速度進一步減慢；
◆ 採用硬、軟體抗干擾技術相結合，性能穩定，抗干擾性強。

技術參數：
◆ 工作電源：AC220V/380V±10%
◆ 工作頻率：50Hz±1
◆ 輸出電壓： 0~1000kV（根據用戶定做）
◆ 輸出容量： 0~1000kVA（根據用戶定做）
◆ 儀表電壓： 0 ～ 100V (其它范圍可定製)
◆ 輸出電壓： 0 ～ 200V/400V
◆ 電壓測量精度：1.0 %FS ±3 字
◆ 電流測量精度：1.0 %FS ±3 字
◆ 計時長度： 0-9999s(特殊模式可於長時間工作)
◆ 環境溫度：-10℃~+50℃
◆ 環境濕度：不大於85%RH
◆ 海拔高度：<1000m
◆ 儲存溫度： -15℃ ~ +55℃

㈦ 實驗方案設計

一、 實驗內容

考慮不同庫水升降條件下,「浸泡—風干」循環作用對岩石試樣實驗, 對每一期試樣進行單軸或三軸實驗, 得出在不同水位升降條件下對岩體力學參數的影響規律, 及在不同「浸泡—風干」循環期次作用下力學參數劣化規律。

二、 試驗岩樣

試驗所用砂岩取自三峽庫區秭歸沙鎮溪鎮白水河滑坡, 為侏羅繫上沙溪廟組砂岩。在同一個岩層開出較大片的岩塊, 並在現場切割成小塊運回試驗室鑽心取樣。 根據《工程岩體試驗方法標准》(GB/T50266—99)、 《水利水電工程岩石試驗規程》(SL264—2001)以及國際岩石力學學會推薦標准, 同時滿足RMT-150C岩石力學試驗系統三軸試驗岩樣規格要求, 經過細心切磨製成尺寸為Φ50mm×100mm圓柱形試件。 試樣的精度嚴格滿足規范要求: 高度、 直徑偏差≤±0.3mm, 試件兩端面不平整度≤±0.05mm(圖5-1)。

岩石礦物鑒定結果為絹雲母中粒石英砂岩(圖5-2), 孔隙式鈣質膠結結構, 基質具微細鱗片變晶結構的中粒砂狀結構。 岩石由石英、 長石、 岩屑、 雲母等組成。 碎屑組分有燧石岩屑, 次角-次圓狀, 粒徑0.3mm, 佔10%; 石英碎屑, 次角-次圓狀, 均勻分布,粒徑0.3～0.5mm, 佔80%; 基質組分為絹雲母, 佔10%。

圖5-9 有壓岩石溶解儀的結構圖

圖5-10 水壓力室俯視圖

圖5-11 控制箱

YRK-1岩石溶解試驗儀為本試驗開發的一種模擬庫水壓及庫水升降條件下岩石溶解試驗儀, 下面將對該儀器進行詳細的介紹。

(1)一種模擬庫水壓力條件的儀器的研製

本實驗儀器為一種模擬庫水壓力狀態下水-岩作用的實驗裝置, 模擬蓄水後庫岸岩(土)體所受水壓力環境, 通過考慮不同水壓力及水位升降條件下的岩石-水作用的浸泡實驗, 研究庫水條件下的水-岩作用及力學損傷特徵。 為了達到上述目的, 本儀器製作由岩石溶解室(壓力室), 動、 靜水模擬控制系統, 壓力控制系統, 壓力感測帶等組成。

水壓力室: 主要由底座、 圓柱形水壓力室和蓋板組成, 底板與蓋板之間分布有八根加固螺栓, 通過密封墊圈將圓柱形水壓力室固定在底座和蓋板之間。水壓力室採用不銹鋼和有機玻璃製作, 以便承受較大壓力。

壓力控制系統: 由內部壓力傳導系統和外部壓力控制系統組成。在水壓力室底部安裝一個壓力感測帶與外部壓力控制系統相接, 該壓力感測帶與外部壓力控制系統相連; 外部壓力控制系統由供壓裝置和高精度壓力表以及壓力傳導管道組成, 通過高精度壓力表將15MP壓力轉變為0～1.4MP(量程范圍)的壓力傳遞到壓力感測帶(穩壓狀態), 通過壓力感測帶將壓力傳遞給水, 進而控制水壓力室中的水壓, 滿足實驗要求達到的壓力狀態。

動、 靜水模擬控制系統: 該系統由穩壓電源、 直流電機、 葉輪組成。 直流電機安裝在水壓力室的底板下部, 通過轉軸與水壓力室內部的葉輪相連。 可以模擬在動水狀態下岩石的溶解特徵, 也可以模擬在靜水狀態下岩石的溶解特徵; 同時, 通過控制直流電機轉速進一步模擬在不同動水狀態下岩石的溶解特徵。 與壓力控制系統組合可以進一步模擬在水庫庫水壓力狀態下(具有一定的流速情況下)的水-岩作用。 同時在水壓力室下部設置水樣採集口, 通過水樣分析研究岩石溶解特徵。

(2)岩石溶解儀操作步驟

a. 壓力室放置試樣。 首先將制備好的岩樣放入水壓力室內, 分層直立或橫卧擺放;蓋上蓋板並將加固螺栓擰緊, 固定好。

b. 壓力室充水。 通過進水管向水壓力室內注水, 注水期間將放氣螺絲打開, 將水壓力室內空氣排除, 直至水漫出注水管後, 封閉進水管, 擰緊放氣螺絲。

c. 控制壓力室水壓力。 連接外部壓力控制系統與內部壓力控制系統, 確認連接完成後, 將總控箱中的氣源壓力調節閥全部放開(擰至最松位置), 放氣閥放到「開」的位置。 緩慢旋轉氣源壓力調節閥, 按照實驗要求調節壓力, 並通過外部壓力系統通過壓力傳到裝置將壓力傳遞給水, 保證水-岩作用是在一定庫水條件下進行。

d. 取出試樣。 完成一個實驗周期之後(實驗流程要求), 獲取試樣之前, 首先關閉總氣源(氮氣瓶), 按照試驗流程調節閥慢慢將氣源壓力減小, 打開放氣閥以及放氣螺絲,使殘余氣體放出。 開放水樣採集口, 獲取足夠水樣供分析。 取出岩樣做相應分析。

(3)岩石溶解試驗儀的特點

該儀器製作的優點是: 結構簡單、 易操作、安全可靠, 可以模擬庫區岩體所處不同水壓力環境, 根據需要保持或調節水壓力狀態模擬庫水位升降; 設置動、 靜水模擬控制系統, 以模擬庫水擾動; 設置取水管道, 以便分析離子濃度的變化。

該儀器可以模擬在庫水升降條件及水壓力狀態下岩石所處的水環境, 為研究庫水條件下水-岩作用機理及力學特性而提供一套室內實驗平台。

㈧ 工頻耐壓試驗裝置的作用是什麼

工頻耐壓試驗裝置的作用是什麼？工頻耐壓試驗裝置用於對各種電器產品、電氣設備、絕緣材料等進行規定電壓下的絕緣強度試驗，考核產品的絕緣水平，發現被試品的絕緣缺陷，衡量承受過電壓的能力。是供電企業、大型工廠、冶金、發電廠、鐵路等需要電力維修部門的必備設備。廣泛應用於電工製造部門、電力運行部門、科研單位和高等院校。工頻耐壓試驗裝置分為一體式裝置（30kV以下）和分體式裝置兩類。控制箱（台）是由接觸式調壓器（50kVA以上為電動柱式調壓器）及其控制、保護、測量、信號電路組成。它是通過接入220V或380V工頻電源，調節調壓器（即試驗變壓器的輸入電壓），接入高壓試驗變壓器的初級繞組，根據電磁感應原理，以獲得所需要的試驗高壓電壓值。按試驗規程，各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發電機及其它容性設備都必須嚴格定期進行交流耐壓試驗。工頻耐壓試驗裝置它是發電站、供配電系統及科研單位等廣大用戶的基本試驗設備。

工作原理：

工頻耐壓試驗裝置控制部分由 PLC 組態屏、高速 Cortex 微處理晶元、16 位 AD 采樣晶元、精密調壓器、調速電機以及高精度互感器等模塊組 成。通過工頻 AC220V（10KVA 以上用 380V）電源接入控制（台）， 經處理晶元控制調壓器調節 0～220V/430V 電壓輸入到試驗變壓器初 級繞組。根據電磁感應原理，在次級（高壓）繞組按其與初級繞組 匝數之比獲得同等倍數的電壓幅值――工頻高壓。此工頻高壓經高 壓硅堆整流及電容器濾波可獲得直流高壓，其中幅值是工頻高壓有 效值的 2 倍。根據回採的電壓電流進行智能調節。當出現異常情 況，高速處理器會進行過流保護，切斷主輸出迴路，並給出聲光告警。

回復者：華天電力

㈨ 試驗工況設計

6.1.2.1 工況設計遵循的理論依據

本次載荷試驗物理模型有以下幾個特徵：

1）載荷試驗採用中心荷載形式，不考慮偏心荷載；

2）基底粗糙；

3）載荷板位於地基表層，相當於基底以上無填土，不考慮填土自重對基底的超載，不考慮填土的抗剪強度；

4）鑒於風積砂粘粒含量低、分選好、級配差、低壓縮性、整體性好等物理力學特性和模擬地基鋪設過程中對其均一性的嚴格控制，試驗中的模擬地基是一個均質體，在同一種工況中忽略風積砂顆粒組成及物理力學性質的差異。

圖6.1 試驗基坑平面圖及剖面圖

圖6.2 靜力載荷試驗反力載入裝置設計

1943年太沙基（K.Terzaghi）在推導均質地基上的條形基礎受中心荷載作用下的極限承載力時，把土作為有重力的介質，並有如下一些假設：

1）基礎底面完全粗糙，即它與土之間有摩擦力存在；

2）基土是有重力的（γ≠0），但忽略地基土重度對滑移線形狀的影響。因為，根據極限平衡理論，如果考慮土的重度，塑性區內的兩組滑移線形狀就不一定是直線；

3）當基礎埋置深度為D時，則基底以上兩側的土體用當量均布超載q＝γ₀D來代替（γ₀為比重），不考慮兩側土體抗剪強度的影響。

根據以上假定，滑動面的形狀如圖6.3a所示，也可以分成三個區。

Ⅰ區：基礎底面下的土楔aa′d，由於假定基底是粗糙的，具有很大的摩擦力，因此aa′面不會發生剪切位移，該區的土體處於彈性壓密狀態，它與基礎底面一起移動，該部分土體稱為彈性楔體（剛性核），代替了普朗特爾解的朗肯主動區。根據幾何條件，滑動面ad（或a′d）與水平面夾角Ψ＝_φ。

Ⅱ區：假定與普朗特爾假定一樣，滑動面一組是通過a、a′點的輻射線，另一組是對數螺旋曲線de、de′，同時忽略土的重力對滑移線形狀的影響。

Ⅲ區：仍是朗肯被動狀態區，滑動面及a′e′與水平面成 角。

圖6.3 太沙基（K.Terzaghi）極限承載力

當作用在基底壓力為極限承載力P_u時，發生整體剪切破壞，彈性壓密區（Ⅰ區）a′ad將貫入土中，向兩側擠壓土體adef及a′de′f′達到被動破壞。因此，在ad及a′d面上將作用被動力E_p，與作用面的法線方向成_φ角，如圖6.3b所示。取Ⅰ區彈性楔體ada′作為脫離體，考慮單位長基礎，分析其力的平衡條件來推求地基的極限承載力。

本次載荷模擬試驗較好地符合了太沙基極限承載力理論的假定條件，以該理論為基礎設計的試驗工況，在圓形基礎作用下，地基內各點應力狀態在同一水平面上關於地基中心軸對稱。

6.1.2.2 試驗工況設計

在蘇里格天然氣第三處理廠實測地下水位線以上風積砂平均天然密度為1.64g/cm³，平均含水量為4％，計算其對應的干密度為1.58g/cm³。本次試驗針對由單一風積砂構成的地基設計三種試驗類型。

（1）第一種類型

為了研究風積砂干密度對地基承載力的影響及地基中應力分布的影響，保持風積砂天然干密度1.58g/cm³不變，設計2％、4％、6％、8％四個低含水量和12％、16％兩個高含水量，共六種工況。根據基坑尺寸，分10層鋪設，每層厚12cm，具體設計見表6.1 。試驗採用人工夯實法鋪設，在鋪設過程中嚴格控制每層地基的鋪設砂土質量、鋪設後的體積，並及時跟蹤監測砂土含水量，為了避免人為造成的地基分層現象，在每層鋪設完畢將表層砂土體刮花，及時鋪設下一層，以保證模擬地基達到設計要求。

表6.1 同一干密度下不同含水量工況設計

為了研究在上部荷載作用下地基中附加應力大小和分布特徵，在地基內不同位置設置JXY-2型鋼鉉式土壓力盒。壓力盒埋置遵循以下設計原則：

1）承載板下方沿中心軸在不同地基深度水平布置壓力盒，研究上部荷載作用下中心附加應力變化特徵。

2）考慮到壓力盒本身的體積和質量對地基材料屬性和地基附加應力分布的影響，要盡量提高壓力盒的利用效率。鑒於本次載荷在同一水平面上各點應力狀態關於地基中心軸對稱的特點，在同一地基深度平面上只在中心軸一側布置壓力盒，另一側可由對稱性求出，相鄰兩個水平面上壓力盒應交錯布置。

3）參照太沙基理論的假定滑動面，計算出本次模擬試驗中的彈性區、過渡區和被動土壓力區，並在被動土壓力區垂直布設土壓力盒，測其水平附加應力變化特徵。

4）中心點以外水平布置的壓力盒除測定該點處豎向附加應力外還應控制附加應力的影響范圍，根據2004年中國建築工業出版社出版的葉書麟的《地基處理》，當砂墊層厚度z（本次模擬試驗處理深度為1.5m）與地基寬度B（即載荷板直徑0.2m）的比值大於0.5，地基應力擴散角取30°，計算附加應力影響范圍，布置壓力盒。

第一類試驗中壓力盒布置如圖6.4所示。

圖6.4 壓力盒布置示意圖（單位：cm）

圖6.5 標志層染色劑的配製

為監測地基破壞後地基內部的變形破壞特徵，在載荷板以下地基深度12cm范圍內鋪設標志層，標志層深度間隔採取3cm，每層標志層水平鋪設厚度1cm，面積為10×60cm²。為了避免標志層因材料屬性不同而造成的試驗誤差，特採用染色後天然乾燥的風積砂作為標志層（通過使用純度為36％的乙酸配製甲基紅溶液來實現染色，圖6.5）。

（2）第二種類型

為了研究風積砂含水量對地基承載力的影響及地基中應力分布的影響，保持風積砂天然含水量4％不變，設計1.53g/cm³、1.58g/cm³、1.62g/cm³三種干密度工況（表6.2）。鋪設工藝與第一類型相同。

表6.2 同一含水量下不同干密度工況設計

（3）第三種類型

採用毛烏素沙漠地區最常見的地基處理方法———水墜墊層法設計兩種工況。

1）水墜法：根據水墜法試驗結果，每次虛鋪砂土厚度採取30cm，注水至15cm水頭高度，待排水至水頭高度為零，鋪設下一層。

2）水墜加振動密實法（飽和振墜）：每次虛鋪砂土厚度30cm，注水至水頭高於砂層表面15cm後，使用插入式混凝土振動器振搗，振點布局按梅花形布設，振點平面間距為25cm×25cm，完畢後進行下一層施工。

㈩ 應該用什麼設備進行電纜耐壓試驗

電纜串聯諧振試驗裝置採用調節電源的頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。電纜串聯諧振試驗裝置採用了專用的SPWM數字式波形發生晶元，頻率解析度16位，在20～300Hz時頻率細度可達0.1Hz；採用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分採用IPM模塊，在最小重量下確保儀器穩定和安全。電纜串聯諧振試驗裝置由調頻調壓電源、勵磁變壓器、電抗器、電容分壓器組成。6kV-500kV高壓交聯電纜的交流耐壓試驗；6kV-500kV變壓器 的工頻耐壓試驗 ；GIS和SF6開關 的交流耐壓試驗 ；發電機 的交流耐壓試驗其它電力高壓設備如母線，套管，互感器的交流耐壓試驗。我們已知，在迴路頻率f=1/2π√LC時，迴路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節變頻電源的輸出頻率使迴路發生串聯諧振，再在迴路諧振的條件下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由於迴路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。工作電源;220V/380V,50HZ試驗容量：30-30000KVA試驗電壓：1000KV及以下諧振頻率范圍：20-300Hz試驗電壓波形：正弦波波形畸變率小於等於0.3%試驗電壓冷確度：1級頻率調節：0.01Hz保護響應時間 ：小於1微秒系統具有過電壓保護、過電流保護、放電保護、擊穿跳閘保護、過熱保護。變頻串聯諧振耐壓試驗裝置、調頻串聯諧振耐壓設備、工頻諧振試驗裝置、變頻串聯諧振試驗變壓器、變頻串聯諧振試驗系統、變頻串聯諧振耐壓試驗儀、電纜交流耐壓試驗裝置、串聯諧振裝置、串聯諧振耐壓設備、GIS耐壓試驗裝置等通過國家權威部門--電力工業電氣設備質量檢驗測試中心（武漢高壓研究所）嚴格的型式試驗鑒定，質量可靠，確保試驗人員、被試品和試驗設備本身的安全；攜帶型交流工頻耐壓儀(由乾式試驗變壓器、控制箱兩部分組成）體積小，重量輕;，結構簡單、可靠性高；可方便在現場使用。