压载试验装置设计

㈠ 静力基桩载荷试验

桩基工程属隐蔽工程，桩基质量直接关系到建筑物安全，出现问题后的加固及处理难度大，因而，桩基检测是桩基工程施工中的一个重要的环节。

基桩检测大致可分为三种方法：

1.直接法

承载力检测包括：单桩竖向抗压(拔)静载试验和单桩水平静载试验。单桩竖向抗压(拔)静载试验，用来确定单桩竖向抗压(拔)极限承载力，判定工程桩竖向抗压(拔)承载力是否满足设计要求，同时可以在桩身或桩底埋设测量应力(应变)传感器，以测定桩侧、桩端阻力；也可以通过埋设位移测量杆，测定桩身各截面位移量。单桩水平静载试验，除用来确定单桩水平临界和极限承载力、判定工程桩水平承载力是否满足设计要求外，还主要用于浅层地基土，求算其水平抗力系数，以便分析工程桩在水平荷载作用下的受力特性；当桩身埋设有应变测量传感器时，也可测量相应荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩。

2.半直接法

以桩的动态测量为主，在现场原型试验基础上，基于一些理论假设和工程实践经验，并加以综合分析才能最终获得检测项目结果的检测方法。主要包括以下两种：

(1)低应变法。在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做弹性振动，并由此产生应力波的纵向传播；同时利用波动和振动理论对桩身的完整性做出评价的一种检测方法。有：反射波法、机械阻抗法、水电效应法等。

(2)高应变法。通过在桩顶实施重锤敲击，使桩产生的动位移量级接近常规的静载试桩的沉降量级，以便使桩周土阻力充分发挥，通过测量和计算，判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法。有：锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等。其中，波动方程法是我国目前常用的高应变检测方法。但这些方法在某些方面仍有较大的局限性，尚不能完全代替静载试验而作为确定单桩竖向抗压极限承载力的设计依据。

3.间接法

依据直接法已取得的试验成果，结合土的物理力学试验或原位测试数据，通过统计分析，以一定的计算模式给出经验公式或半理论、半经验公式的估算方法。如根据地质勘察资料进行单桩承载力与变形的估算。由于地质条件和环境条件的复杂性，及其对边界条件判断有很大的不确定性，所以，本法只适用于工程初步设计的估算。

一、基桩在静力载荷试验中的典型破坏模式及其标准曲线特征

在桩的静力载荷试验中，在相同的荷载条件下，由于不同的地质条件、施工工艺，可能表现出不同的破坏模式，如：在桩的竖向抗压静力载荷试验中常见到以下几种典型的荷载—位移(Q—S)曲线(图2-14)。它们各自有着不同的含义。

图2-14中的图b、图c桩端持力层为密实度和强度都较高的土层(如密实砂层、卵石层等)，而桩周土为相对软弱土层，此时端阻所占比例大，Q—S曲线曲线呈缓变型，极限荷载下桩端呈整体剪切破坏或局部剪切破坏；图a桩端与桩身为同类型的一般土层，端阻力不大，Q—S曲线呈陡降型，桩端呈刺入冲剪破坏；如软弱土层中的摩擦桩的冲剪破坏，或者端承桩(尤其是长度较大的嵌岩桩)在极限荷载下由于桩身材料强度的破坏或桩身受压弯曲产生的破坏；图d、图e桩端有虚土或沉渣，该部位桩端土的初始强度低，压缩性高，当桩顶荷载达一定值后，桩底部土被压密，强度提高，Q—S曲线呈台阶状；桩身特定缺陷也可表现为双峰型Q—S曲线(如接桩时接头开裂的预制桩、有水平裂缝的灌注桩等在一定试验荷载作用下逐渐闭合)。

图2-14 相同荷载条件、不同的地质条件和施工工艺导致的基桩不同破坏模式和力学特性

Q—单桩桩顶所受竖向荷载值(kN)；S—在竖向荷载作用下，基桩的沉降量(mm)；Z—地表以下深度(m)；Q_su—单桩侧阻极限值(kN)；Q_pu—单桩端阻极限值(kN)

典型的Q—S曲线应具有以下4个特征(图2-15)：

(1)比例界限Q_p(又称第一拐点)，是Q—S曲线上起始的近似直线段终点所对应的荷载；

(2)屈服荷载Q_y，是曲线上曲率最大点所对应的荷载；

(3)极限荷载Q_u，是曲线上某一极限位移S_u所对应的荷载，也称为工程上的极限荷载；

(4)破坏荷载Q_f，是曲线的切线接近平行于S轴时所对应的荷载，是桩基失稳时的荷载。

在竖向拉、拔荷载作用下，常见的单桩破坏形式是沿桩-土界面间的剪切破坏。桩被拔出或者呈复合剪切面破坏，桩的下部沿桩-土界面破坏，而上部靠近地面附近，出现锥形剪切破坏，且锥形土体会同下面土体脱离并与桩身一起上移(图2-22)。当桩身材料抗拉强度不足(或配筋不足)时，也可能出现桩身被拉断现象。不同桩型的竖向抗拔力区别较大，如：为提高抗拔桩的竖向抗拔力，可采用人工扩底或机械扩底等施工方法，在桩端形成扩大头，以发挥桩底部的扩头抗拔阻力等。

水平荷载作用下的单桩，其工作性能主要体现在桩与土的相互作用上，当桩产生水平位移时，促使桩周土也产生相应的变形，产生的土抗力会阻止桩水平变形的进一步发展。在桩受荷初期，由靠近地面的地基土提供土抗力，土的变形处于弹性阶段；随荷载增大，桩水平变形量增加，表层土变形量随之增大，地基土开始出现塑性屈服，土抗力逐渐由深部土层提供，且土体塑性区自上而下逐渐扩大，最大弯矩断面随之下移；当桩本身的截面抗矩无法承担外部荷载产生的弯矩或桩侧土强度时，桩身截面受拉而产生侧开裂(折断)破坏。

图2-15 典型的Q—S曲线及其力学特征点

二、单桩静载荷试验的适用范围

在工程桩正式施工前，在地质条件具有代表性的场地上先施工几根桩进行静载试验，以确定设计参数的合理性和施工工艺的可行性(需要时，也可在桩身埋设测量桩身应力、应变、位移、桩底反力的传感器或位移杆，以测定桩分层侧阻力和端阻力)。若试桩直径和桩长均较大，可采用中、小直径桩模拟大直径桩进行静载荷试验，以减少试验成本。国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定：为保证桩基设计的可靠性，除地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数来确定单桩竖向承载力特征值外，其他建筑物的单桩竖向承载力特征值均应通过单桩竖向静载荷试验确定，且同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根；为设计提供依据的静载试验应加载至破坏，试验应进行到能判定单桩极限承载力为止。对于以桩身强度控制承载力的端承桩，可按设计要求的加载量进行试验。检测数量在同一条件下不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。

为确保实际单桩竖向极限承载力标准值达到设计要求，应根据工程重要性、地质条件、设计要求及工程施工情况进行单桩静载荷试验。下列情况之一的桩基工程，应在施工前采用静载试验对工程桩单桩竖向承载力进行检测：

(1)设计等级为甲级、乙级的建筑桩基；

(2)地质条件复杂、施工质量可靠性低的建筑桩基；

(3)本地区采用的新桩型或新工艺。

三、单桩抗压静载荷试验方法

试验方法主要有：压重载荷台静载试验法；锚桩反力静载试验法；Osterberg法(国内称自平衡法，见第九节)。

载荷台静载试验法(图2-16，图2-17)的测试装置主要包括：加荷及反力装置、桩顶沉降观测装置。荷载可由千斤顶、砂包、钢筋混凝土构件、大型水箱、砖、钢锭等压重物提供，千斤顶的反力由锚桩及反力横梁承担，量测桩顶沉降的仪表有千分表或精密水准仪，千分表安装在基准梁上，桩顶则相应设置沉降观测标点。

锚桩横梁反力装置(俗称锚桩法，图2-16)是大直径灌注桩静载试验最常用的加载反力系统，由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼(或挂板)、千斤顶等组成。锚桩、反力梁装置提供的反力不应小于预估最大试验荷载的1.2～1.5倍。当采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不得少于4根；当试验加载值较大时，有时需要6根甚至更多的锚桩。具体锚桩数量要通过验算各锚桩的抗拔力来确定。锚桩的具体布置形式既要考虑现有试验设备能力，也要考虑锚桩的抗拔力。

图2-16 单桩抗压静力载荷试验

当采用堆载时应遵守以下规定：

(1)堆载加于地基的压应力，不宜超过地基承载力特征值；

(2)堆载的限值可根据其对试桩和对基准桩的影响确定；

(3)堆载量大时，宜利用桩(可利用工程桩)作为堆载的支点；

(4)试验反力装置的最大抗拔或承重能力，应满足试验加载的要求。

当试桩的最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可采用锚桩压重联合反力装置，在主梁和副梁上堆重或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力，以满足试验荷载要求。还可采用其他形式的反力装置，如适用于较小直径试桩的地锚反力装置。采用地锚反力装置应注意基准桩、锚杆、试验桩之间的间距应符合规范规定(表2-10)；对岩面浅的嵌岩桩，可利用岩锚提供反力；对于静压桩工程，可利用静力压桩机的自重作为反力进行静载试验，但不能直接利用静力压桩机的加载装置，而应架设合适的主梁，采用千斤顶加载，基准桩的设置应符合规范。

图2-17 国内、外单桩抗压静力载荷试验现场工作图

表2-10 试桩、锚桩(或压重平台支墩边)和基准桩之间的中心距离

注：1.D为试桩、锚桩或地锚的设计直径或边宽，取其较大者；2.如试桩或锚桩为扩底桩或多支盘桩时，试桩与锚桩的中心距不应小于2倍扩大端直径；3.括号内数值可用于工程桩验收检测时，多排桩设计桩中心距离小于4D的情况；4.软土场地压重平台堆载重量较大时，宜增加支墩边与基准桩中心和试桩中心之间的距离、观测基准桩的竖向位移。

沉降测量宜采用位移传感器或大量程千分表，对于机械式大量程(50mm)千分表，全程示值误差和回程误差分别应不超过40 μm和8 μm，相当于满量程测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。

试验过程中，桩头部位往往承受较高的竖向荷载和偏心荷载，为保证不因桩头破坏而终止试验，一般应对桩头进行处理。其处理方法及解决方法是：

对预制方桩和预应力管桩，如果未进行截桩处理、桩头质量正常且单桩设计承载力合理时，可不进行处理；对预应力管桩、尤其是进行了截桩处理的预应力管桩，可采用桩头向下填芯处理，填芯高度一般为1～2m，也可在填芯时放置钢筋(笼)，以增加桩头强度；填芯用的混凝土宜按C25～C30配制。

图2-18 桩帽结构示意图

还可以制作钢卡箍或用钢筋混凝土桩帽，套在桩头上进行保护。桩帽(图2-18)制作使用的具体方法如下：

混凝土桩桩头处理：应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋后，冲洗干净桩头再浇注桩帽，并应符合下列规定：.

(1)桩帽顶面应水平、平整，桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积应大于或等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形；

(2)桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋；各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接；

(3)距桩顶1倍桩径范围内，宜用3～5mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置水平钢筋网片3～5层，间距80～150mm。以增加其整体强度；

(4)桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30。

单桩静载荷试验开始时间的规定：预制桩打入地基后，如为砂土，需7d后进行；如为粘性土，需视土的强度恢复情况而定，一般不得少于15d；对于饱和软粘性土，不得少于25d；灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行。

四、单桩静力载荷试验过程及其成果

在所有试验设备安装完毕之后，应进行一次全面检查。先对试桩施加一较小的荷载进行预压，目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降；排除千斤顶和管路中之空气；检查管路接头、阀门等是否漏液等。一切正常后再卸载归零，待千分表读数稳定后记录千分表初始读数并做记录，便可开始进行正式加载试验。

桩的静载试验一般采用维持荷载法。我国静载试验的传统做法是采用慢速维持荷载法，但在工程桩验收检测中，也允许采用快速维持荷载法。1985年ISSMFE(International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering，国际土壤力学与基础工程学会)根据世界各国的静载试验有关规定，在推荐的试验方法中，建议快速维持荷载法加载为每小时一级，稳定标准为0.1mm/20min。常用试验记录表格见表2-11。根据所进行的测试内容不同(抗压、抗拉、水平载荷试验)，规范也对维持荷载法的具体方法作了相应规定。

下面介绍几种常见的单桩抗压静载荷承载力试验方法。

单桩抗压静载荷承载力试验方法：

(1)慢速维持荷载法：具体做法是，按一定要求将荷载分级加到试桩上，每级荷载维持不变直到桩顶下沉量达到某一规定的相对稳定标准(每小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现2次)，然后继续加下一级荷载。当达到规定的终止试验条件时，停止加荷，再分级卸荷直到零载，试验周期3～7d。

表2-11 单桩抗压静载荷试验记录表

(2)快速维持荷载法：试验加载不要求每级的下沉量达到相对稳定，而以等时间间隔、连续加载。终止加载条件为：出现可判定极限荷载的陡降段或桩顶产生不停下沉，无法继续加载。

(3)等贯入速率法：试验以保持桩顶等速贯入土中，连续加载，按荷载-下沉量曲线确定极限荷载。

(4)循环加载卸载试验法：有的在慢速维持荷载中，在部分荷载区间进行加载卸载循环，有的在每一级荷载达到稳定后，重复加载卸载循环；也有以快速维持荷载法为基础对每一级荷载进行重复加载卸载循环。

1.慢速维持荷载法

按下列规定进行加载卸载和竖向变形观测：

(1)加载分级：加载应该分级进行，采用逐级等量加载。分级荷载量宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。修订后的《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定加载分级不应小于8级。分级荷载宜为预估极限承载力的1/8～1/10；《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—94)规定，分级荷载为预估极限承载力的1/10～1/15。显然，不同规范、不同行业标准对分级荷载的取值规定是不同的。

其他的特殊规定和要求：①桩底支承在坚硬岩(土)层上，桩的沉降量很小时，最大加载量不应小于设计荷载的2倍。②湿陷性黄土地区单桩竖向承载力静载荷浸水试验的加载有着特殊要求：

在进行单桩竖向承载力静载荷浸水试验加荷前，应确认该地基是否充分浸水。要求加载前和加载至单桩竖向承载力的预估值后，向试坑内昼夜浸水，以使桩身周围和桩底端持力层内的土均达到饱和状态。否则，单桩竖向静载荷试验测得的承载力偏大，且不安全。

(2)变形观测：每级加载后，间隔5min、10min、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次，并记录桩身外露部分裂缝开裂情况。

(3)卸载观测：每级卸载值为加载值的2倍。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。

(4)变形相对稳定标准：连续2h每小时内的变形值都不超过0.1mm，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

(5)终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：①当荷载—沉降(Q—S)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm；②用快速法时，在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；③用慢速法时，在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍(即：ΔS_n+1/ΔS_n≥2；ΔS_n为第n级荷载的沉降增量；ΔS_n+1为第n+1级荷载的沉降增量)且经24h尚未达到稳定；④已达到反力装置的最大加载量；⑤已达到设计要求的最大加载量；⑥当荷载—沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm，特殊情况下可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。非嵌岩的长(超长)桩和大直径(扩底)桩的Q—S曲线，一般呈缓变型。由于非嵌岩的长(超长)桩的长细比大、桩身较柔，弹性压缩量大，桩顶沉降较大时，桩端位移还很小；而大直径(扩底)桩虽桩端位移较大，但尚不足以使端阻力充分发挥，在桩顶沉降达到40mm时，桩端阻力一般不能充分发挥。国际上普遍认为：当沉降量达到桩径的10%时，才可能达到破坏荷载；⑦当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值；⑧ 桩顶荷载为桩受拉钢筋总极限承载力的0.9倍时。

2.快速维持荷载法

按下列规定进行观测：

(1)每级荷载施加后，按第5min、15min、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次；

(2)试桩沉降相对稳定标准：加载时每级荷载维持时间不少于1h，最后以15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量；

(3)当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；

(4)卸载时，每级荷载维持15min，在第5min、15min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，测读时间为第5min、10min、15min、30min，以后每隔30min测读一次，总维持时间为2h。

五、单桩竖向极限承载力确定方法

(1)作荷载—沉降(Q—S)曲线、S—lgt曲线和其他辅助分析所需的曲线；

(2)当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载值为单桩竖向极限承载力；

(3)如果在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定标准，单桩竖向抗压极限承载力值取前一级荷载值；

(4)Q—S曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量S=40mm所对应的荷载值为单桩竖向极限承载力，当桩长大于40m时，宜考虑桩身的弹性压缩。根据沉降量确定极限承载力的基本原则是，尽可能挖掘桩的极限承载力而又保证有足够的安全储备。对直径D大于或等于800mm的桩，可取Q—S曲线上S=0.05 D对应的荷载值；

(5)单桩竖向抗压极限承载力，取S—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；

(6)如果因为已达加载反力装置或设计要求的最大加载量，或锚桩上拔量已超出允许值而终止加载时，若桩的总沉降量不大，桩的竖向抗压极限承载力取值为不小于实际最大试验荷载值；

(7)参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值作为单桩竖向极限承载力。极差超过平均值的30%时，宜增加试桩数量并分析离差过大的原因，并结合工程具体情况，确定极限承载力(对桩数为3根及3根以下的柱下桩台，取最小值)；

(8)以外推法求桩的竖向抗压极限承载力：在许多情况下，桩的静载试验加载往往达不到极限荷载而终止试验；对工程桩的试验也不允许将桩压至极限破坏状态，这给判定桩的极限承载力造成一定困难。根据研究和大量经验对比，已经建立了一些拟合数学模型和应用实测Q—S曲线的作图方法，用来推测终止试验后的Q—S曲线，并确定桩的极限承载力。

1.作图法

在Q—S曲线段上，选取曲率变化较大的一段曲线，在该曲线段两侧取两点(如图2-19中M₁，M₆)，把这2点对应的桩顶沉降等分成若干相等的沉降量ΔS(一般不少于四等分)，过各等分点作Q轴平行线与Q— S曲线相交得点M₂、M₃、M₄……，过上述各交点作S轴的平行线与Q轴相交，得P₁、P₂、P₃、P₄……，过上述各点作与Q轴成45 度的斜线P₁A、P₂B、P₃C、P₄D……，P₁A 与 M₂P₂的上延长线交于A点、P₂B与M₃P₃的上延长线交于B点、P₃C与M₄P₄的上延长线交于C点……，作一条过上述各点的直线AG，上述各点大致落在一条直线上，该直线与Q轴的交点F对应的Q值，即为单桩竖向抗压极限承载值Q_u，如图2-19所示。

图2-19 作图法求单桩竖向抗压极限承载值Q_u

2.双曲线法

双曲线法又称斜率倒数法。假设桩的静载试验Q—S曲线为一双曲线，其方程可写成：

土体原位测试与工程勘察

式中：M，C为待定参数。其确定方法是：在Q—S曲线的已知段选取两个点(Q₁，S₁)，(Q₂，S₂)，按式(2-32)、式(2-33)求得待定参数M，C为：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

3.最小二乘法

用最小二乘法对实测Q—S数据进行拟合，则有：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：S_i为桩测点处桩身沉降量(mm)；Q_i为测点处的桩身轴力(kPa)。

在数学意义上，桩的极限承载力值Q_f为：

土体原位测试与工程勘察

工程中，桩的极限承载力值Q_u为：

土体原位测试与工程勘察

也可取沉降量等于40mm所对应的荷载做为桩的极限承载力值：

土体原位测试与工程勘察

4.指数方乘法

假设Q—S曲线为指数曲线时，则有如下的方程式：Q=Q_u(1-e^-αs)，经数学变换后得：

土体原位测试与工程勘察

式中：Q为桩所受轴向静荷载(kPa)；Q_u同上；α为拟合系数，取值详见国家标准 GB/T19496-2004《钻心检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》。

图2-20 用指数方乘法求桩的极限承载力值

S-lg(1-Q/Q_u)为一直线，根据Q_u可能的大概范围，可假设若干个Q_u，再根据静载试验结果(Q_i，S_i)，计算出lg(1-Q/Q_u)，用S-lg(1 Q/Q_u)法可以绘出若干根指数曲线。若Q_u小于真实值时，曲线向上弯曲；若Q_u大于真实值时，曲线向下弯曲。在上弯与下弯曲线之间必可得一根近似直线，对应于该近似直线的Q_u，即为桩的极限荷载(图2-20)。

六、单桩竖向抗压承载力特征值R_a的确定

无论加载速率的快慢，应按参加统计的试桩数取试验值的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30%。取此平均值的一半作为单桩竖向抗压承载力特征值R_a。

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定，单桩竖向抗压承载力特征值R_a为单桩竖向抗压极限承载力统计值的1/2(即：单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2)。

七、多年冻土地基单桩竖向静载荷试验

多年冻土中试桩施工后，应待冻土地温恢复正常后再进行载荷试验。试验桩宜经过一个冬期后再进行试验。试桩时间宜选在夏末、冬初，地温出现最高值的一段时间内进行。

单桩静载荷试验视试验条件和试验要求不同，可选用：慢速维持荷载法或快速维持荷载法进行试验：

A.采用慢速维持荷载法时，应符合下列要求：

加载级数不应少于6级，第一级荷载应为预估极限荷载的1/4倍，以后各级荷载可为极限荷载的0.15倍，累计试验荷载不得小于设计荷载的2倍；

在某级荷载作用下，桩在最后24h内的下沉量不大于0.5mm时，应视为下沉已稳定，方可施加下一级荷载；在某级荷载作用下，连续10d达不到稳定时，应视为桩-地基系统已遭破坏，可终止加载；

试验的测读时间，应符合下列规定：

a)沉降：加载前读一次，加载后读一次，此后每2h读一次。在高载下，当桩下沉加快时，观测次数应增加，缩短间隔时间；

b)地温：每24h观测一次。

卸载时的每级荷载值为加载值的两倍。卸载后应立即测读桩的变位，此后每2h测读一次，每级荷载的延续时间为12h，卸载期间应照常观测地温。

B.采用快速维持荷载法时，应符合下列要求：

快速加荷时每级荷载的间隔时间，应视桩周冻土类型和冻土条件确定，一般不得小于24h，且每级荷载的间隔时间应相等；

加载的级数一般不得少于6～7级，荷载级差可采用预估极限荷载的0.15倍。当桩在某级荷载作用下产生迅速下沉时，或桩头总下沉量超过40mm时，即可终止试验；

快速加载时，桩顶下沉和地温的观测要求，应与上述慢速加载时相同。

C.多年冻土地基单桩竖向极限承载力的确定，应符合下列规定：

慢速加载时，破坏荷载的前一级荷载，即为桩的极限荷载；

快速加载时，找出每级荷载下桩的稳定下沉速度(即稳定蠕变速率)，并绘制桩的流变曲线图(图2-21)，曲线延长线与横坐标的交点F应作为桩的极限长期承载力。

图2-21 桩的流变曲线示意图

多年冻土地基单桩竖向静载荷试验设计值的取值，应符合下列规定：

慢速加载时，应按参加统计的试桩数，取试验值的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30%，取此平均值的一半作为单桩承载力的设计值。

快速加载时，应按参加统计的试桩数取试验值的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30%，取此平均值的一半作为单桩承载力的设计值。

㈡ 单桩水平静载试验

桩所受的水平荷载有多种形式，如：风力、制动力、地震力、船舶撞击力及波浪力等等。

近年来，单桩水平静载试验是采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试验方法，来确定单桩水平临界荷载和极限荷载，推定土抗力参数。

一、单桩水平静载试验装置(图2-26，图2-27)

1.水平推力加载装置

宜采用卧式液压千斤顶，加载能力不得小于最大试验荷载的1.2倍，采用荷重传感器直接测定荷载大小，也可用并联液路的液压表或液压传感器测量液压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。

图2-26 单桩水平静载试验装置立面示意图

图2-27 单桩水平静载试验装置平面布置示意图

试验的水平力作用点，宜与实际工程的桩基承台底面标高一致；如果高于承台底标高，试验时在相对承台底面处会产生附加弯矩而影响测试结果，应予以修正。在千斤顶与试桩接触处，宜安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能水平穿过桩身轴线。

2.量测装置

水平位移测量宜采用大量程位移计。在水平力作用平面的受检桩两侧，应对称安装两个位移计测量地面处的桩水平位移；当需测量桩顶(旋)转角时，应在水平力作用平面以上50cm处受检桩两侧，对称安装两个位移计，利用上、下位移计差与位移计距离的比值，可求得地面以上桩的转角。固定位移计的基准点宜设置在试验影响范围之外。

二、单桩水平静载试验方法

单桩水平静载试验宜根据工程桩实际受力特性，选用单向多循环加载法或慢速维持荷载法。对长期承受水平荷载作用的工程桩，宜采用慢速维持荷载法的加载方式。对需测量桩身应力或应变的试验桩，不宜采取单向多循环加载法，因为它会对桩身内力的测试带来不稳定因素，因而应采用慢速或快速维持荷载法。

1.加、卸载方式和水平位移测量

(1)单向多循环加载法的分级荷载，应取预估水平极限承载力的1/10～1/15作为每级荷载的加载增量。根据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径300～1000mm的桩，每级荷载增量可取2.5～20kN；每级荷载施加后，恒载4min后可测读水平位移，然后卸载为零；再停2min测读残余水平位移，至此完成一个加、卸载循环。如此循环5次便完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。

(2)慢速维持荷载法的具体做法是：按一定要求将荷载分级加到试桩上，每级荷载维持不变直到桩的测点变形量达到某一规定的相对稳定标准(每小时的水平变形量不超过0.1mm，并连续出现2次)，然后继续加下一级荷载。当达到规定的终止试验条件时，停止加荷。

2.变形观测

每级加载后，间隔5min、10min、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次；卸载观测的每级卸载值为加载值的两倍。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读测点水平变形量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读残余水平变形量，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。

3.变形相对稳定标准

连续2h每小时内的水平变形值不超过0.1mm，认为已达到该级荷载作用下的相对稳定，可加下一级荷载。测量数据应及时填写到单桩水平静载试验记录表中(表2-12)。

表2-12 单桩水平静载试验记录表

在进行循环载荷试验时，对卸荷的要求是：每级卸载值为加载值的二倍。卸载后，每隔15min测读一次，读两次后，隔半小时再读一次，即可卸下一级荷载。全部卸载后，隔3～4小时再测读一次。

4.终止加载条件

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

(1)桩身折断。对长桩和中长桩，水平承载力作用下的破坏特征是桩身弯曲破坏；

(2)水平位移超过30～40mm(软土取40mm)(据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—94))；

(3)水平位移达到设计要求的水平位移允许值。

试验记录表格式见表2-11。

三、资料整理与成果分析

对单向多循环加荷、卸荷试验，应绘制水平力—时间—位移(H₀-t-Y₀，见图2-28)、水平力—位移梯度(H₀-ΔY₀/ΔH₀)或水平力—位移双对数(lgH₀-lgY₀)曲线；当测量桩身应力时，应绘制应力沿桩身分布和水平力与最大弯矩截面钢筋应力的(H₀-σ_s)等相关曲线。

图2-28 单向多循环加荷试验水平力—时间—位移(H₀-t-Y₀)曲线

采用慢速维持荷载法时，应绘制水平力—时间—力作用点位移(H₀-t-Y₀)的关系曲线；水平力—位移梯度(H₀-ΔY₀/ΔH₀)的关系曲线；力作用点位移—时间对数(Y₀—lgt)的关系曲线；和水平力—力作用点位移双对数(lgH—lgY₀)关系曲线；绘制水平力、水平力作用点位移与地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线(H—m、Y₀—m)。当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，m值可根据试验结果按下列公式确定：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：m为地基土水平力抗力系数的比例系数(kN/m⁴)；α为桩的水平变形系数(m^-1)；ν_y为桩顶水平位移系数(表2-13)；H为作用于地面的水平力(kN)；Y₀为水平力作用点的水平位移(m)；EI为桩身抗弯刚度(kN·m²)；b₀为桩身计算宽度(m)。

表2-13 桩顶水平位移系数ν_y

注：h为桩的入土深度。

对于圆形桩：当桩径D≤1m时，b₀=0.9(1.5D+0.5)；当桩径D＞1m时，b₀=0.9(D+1)。

对于矩形桩：当边宽B≤1m时，b₀=1.5B+0.5；当边宽B＞1m时，b₀=B+1。

对桩的换算埋深αh＞4.0的弹性长桩，可取αh=4.0的值即ν_y=2.441；而对于2.5＜αh＜4.0的有限长度中长桩，应根据上表调整ν_y，重新计算m值。

1.单桩水平临界荷载的确定

对中长桩，水平力临界荷载H_cr值在桩身产生开裂时所对应的水平荷载，为单桩水平临界荷载；

取单向多循环加载法时的H—t—Y₀曲线，或慢速维持荷载法时的H—Y₀曲线在出现拐点的前一级水平荷载值，为单桩水平临界荷载；

取H₀—ΔY₀/ΔH₀曲线或lgH-lgY₀曲线上第一拐点所对应的水平荷载值，为单桩水平临界荷载；

取H-σ_s曲线第一拐点为单桩水平临界荷载。

2.单桩水平极限承载力的确定

单桩水平极限承载力是对应于桩身折断或桩身钢筋应力达到屈服时的前一级水平荷载值。它有下列确定方法：

(1)取单向多循环加载法时的H—t—Y₀曲线，或慢速维持荷载法时的H—Y₀曲线产生明显陡降的起始点对应的水平荷载值，为单桩水平极限承载力；

(2)取慢速维持荷载法时的Y₀—lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值，为单桩水平极限承载力；

(3)取水平力-位移梯度(H₀—ΔY₀/ΔH₀)曲线或水平力与力作用点位移双对数(lgH—lgY₀)曲线上第二拐点对应的水平荷载值，为单桩水平极限承载力；

(4)取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值，为单桩水平极限承载力。

3.单桩水平承载力特征值的确定

单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的确定，应符合下列规定：

(1)当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计值作为单桩水平承载力特征值；

(2)当桩受长期水平荷载作用且桩不允许开裂时，取水平临界荷载统计值的0.8倍作为单桩水平承载力的特征值；

(3)当水平承载力按设计要求的水平允许位移控制时，可取设计要求的水平允许位移对应的水平荷载，作为单桩水平承载力特征值。但应满足有关规范抗裂设计的要求。

㈢ 电缆耐压试验

电缆耐压试验

参考资料：武汉鄂电电力试验设备有限公司 400 034 8088

设备组成

◆TPCB-B型变频控制电源
◆EDYD系列激励变压器
◆EDDK系列电抗器
◆EDFC系列电容分压器
◆EDC系列高压电容
◆各种连接导线
◆接入DZCL系列高压整流硅堆及H9840型直流数字微安表，可以完成设备的直流耐压试验。由于系统谐振后具有很好的滤波特性，因此其产生的直流电压优于普通试验变压器整流出来的直流电压。

产品概述

TPXB-D系列电缆交流耐压调频串联谐振装置采用了调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，在被试品上获得高电压大电流，是目前高电压试验的一种新方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。
目前，使用的电缆电压在35kV及其以下电压等级的数量很多，试验工作量大，所以此类耐压试验装置应该体积小，重量轻。因此，我公司生产的TPXB-D系列电缆交流耐压调频串联谐振装置，使产品的每个单独部件的重量保证不超过50公斤，适合现场搬运。
电源采用220V单相电源或380V单相电源，方便现场取电；电抗器部分采用干式环氧浇注，美观可靠，适合各类电缆的要求。部分配置还可以满足110kV电缆的交流耐压试验。

产品特点

◆操作简单。手动试验（手动寻找谐振点和手动升压）、自动调谐（自动寻找谐振点）和自动试验（自动寻找谐振点和自动升压）三种模式适应不同试验要求
◆局部放电量小，Q值高，调频范围宽。
◆试品闪烙后无暂态过电压。
◆本装置设计独特。高压组合电器试验电压高，但试验电流小，而高压电缆的试验电压相对高压组合电器来说要低，但试验电流大大增加，故此类调频谐振装置把电抗器分为n节，使之串联可输出高电压/小电流，并联可输出较低电压/大电流。
◆完全可以期待常规试验变压器来完成变电站内的交流耐压试验，试验所需电源容量小，为试验容量的1/20～1/30倍可解决变压器用变电源容量小于试验容量问题。
◆试验范围大，可对CT，PT，开头，断路器，绝缘子，母线变压器中性点等进行交流耐振试验。
◆重量轻，单件重≤40kg，方便搬动，极便于现成试验。
◆装置可对现场XLPE交联聚乙烯电缆220KV电压等级1200mm2的长度达10公里进行试验。
◆大屏幕显示试验数据、状态和实时操作步骤提示
◆采用我公司专有的16位精细调频和调压软件专业技术、11KHZ载波频率、SPWM和进口原装IPM整体模块。配合适当电抗器，就可以满足国家和地方电力部门规定的频率范围，整机领先于国内外同类产品。
◆软件精细调频、调压。

主要技术指标

◆额定输出电压 0~500KV（AC有效值）及其以下
◆输出频率 20~300HZ
◆谐振电压波形 纯正弦波，波形畸变率<1.0%
◆最大试验容量 5000KVA及其以下
◆工作制 满功率输出下，一次连续工作时间60min
◆品质因数 30~90
◆频率调节灵敏度 0.1HZ，不稳定度<0.05%
◆工作电源 380/220V±15%/50HZ±5%

用户选型需提供的被试品参数

◆被试品对象及最高试验电压
◆电缆的单根长度和截面，试验时间，最高试验电压等。

㈣ 串联谐振耐压试验装置分压比的计算方式是怎么的

分压器是串联谐振组成中的一部分，作用是采集当前谐振装置的一次侧有效电压值，用于控制和显示RLC电路的正常运行和相关电参量。分压器与串联谐振试验装置并联后，电压经过精密采样电路到达低压臂，再由屏蔽导线输出显示到电压表。其中很重要的一个参数就是分压比，分压比可以理解为一次电压与二次电压之比。

串联谐振耐压试验装置在设计时根据容量大小考虑到适用性和匹配性，有可能将分压器分成两节或者多节，在使用是可能会只用到一节，那么我们就要手动调整分压比。简单的计算方法是：当前变比值 / 数量。比如：默认变比是3000，由两节电抗器构成，那么使用单节分压器时需要手动将分压比改成1500，否则，显示电压是实际电压的2倍。有些厂家在对电缆或者是变压器满载运行时，也无法达到目标电压，往往就是通过调整分压比。而实际上电压是没有到达规程电压值，造成这种原因主要是内芯材料发热电阻变大。严重时，还会冒烟，所以，在选购时应该注意。必要时，实地考察工艺、细节。

回复者：华天电力

㈤ 重载试验都有哪些规范

一、目测检验 1.1目测检验项目 目测检查包括1~8项重要部分的规格和（或）状态是否符合要求。 1、各机构、电气设备、安全装置、制动器、控制器、照明和信号系统； 2、主梁结构及支腿结构的焊接，节点板及连接件、紧固件； 3、梯子、通道、栏杆、走台、司机室等安全设施； 4、所有防护装置； 5、吊点、吊具、滑轮组、轴及连接件、紧固件； 6、钢丝绳及其固定件； 7、液压系统各部件的位置、规格、连接及固定件。 8、油品测试。 9、检查全部必备证书和随机文件是否齐全并经过审核。 1.2目测检验方法 1、目测检查时不必拆开任何部件，但应打开在正常维护和检查时应打开的盖子，如限位开关盖等。 2、在对1.1条中的第1项除在静态下进行目测检查外，还应让各部分机构、系统作空载运行观察其性能及状态，并作调整。空载运行的时间不少于3min，机构的往复运动（升降、动停、进退、左右）不少于3次。 1.3目测检验标准 以上为初步目测检查，在随后进行的各项试验过程中，应随时注意目测检查项目的检查，最终没有发现机构或结构有损坏，连接处无松动或损坏，则认为本试验结果良好。 1.4目测检验报告 900T架桥机目测检查报告表见附表1； 二、合格试验测试 2.1试验测试项目 1、载荷起升高度； 2、吊具极限位置； 3、载荷起升速度； 4、载荷下降速度； 5、载荷下降的制动距离（重载）； 6、前起重小车的横向微调范围； 7、后起重小车的纵向微调范围； 8、限位器的可靠性； 9、主、辅助支腿内净空尺寸：宽×高； 10、电气控制系统中各电路、元件的对地绝缘电阻值； 11、卷扬机、减速机等动力装置的性能； 12、液压系统的可靠性； 2.2试验测试方法 1、合格试验是在目测检查通过后加载至额定起升重量并在规定电压及电动机额定转速时作各方向的动作试验，对2.1条规定项目进行验证。 2、对DYJ900型架桥机应作主支腿的运行试验，主支腿在轨道上来回运行不少于3次。 3、提升载荷时，先提升10～20cm高，悬停不少于10min，其间检查合格试验项目，确认无异常后再继续试验。 4、前车托空，主支腿调整着地受力，悬停不少于10min，其间检查合格试验项目，确认无异常后再继续试验。 2.3试验测试标准 如果各部件能完成其功能试验，并在随后进行的目测检查中没有发现机构或结构的构件有损坏，连接处也没有松动或损坏，则认为本试验结果良好。 2.4合格试验报告 DYJ900型架桥机合格试验报告表见附表2； 三、载荷起升能力试验 3.1试验项目 架桥机载荷起升能力试验包括静载试验和动载试验。 3.2静载试验 3.2.1试验目的 静载试验目的是检验架桥机及其各部分的结构承载能力； 3.2.2静载试验载荷 架桥机静载试验载荷为1.25倍额定起重量（不包括吊具重量）。 3.2.3静载试验标准 如果未见到裂纹、永久变形、油漆剥落或对架桥机的性能与安全有影响的损坏，连接处没出现松动或损坏，即认为本试验结果良好。
3.2.4静载试验方法 各起升机构的静载试验应分别进行，试验时应按实际使用情况使架桥机处于主要部件承受最大钢丝绳荷载、最大弯矩和（或）最大轴向力的位置和状态。 静载试验的载荷应逐渐地加上去，起升至离地面100~200mm高处，悬空时间不得少于10min； 3.2.5 DYJ900型架桥机静载试验方法及步骤 1、将模拟梁放在空旷的场地，调整架桥机进行喂梁工况。 2、将模拟梁加载135t，使总载荷达到1125t。 3、同时启动前后起重小车将模拟梁起吊200mm，悬停10分钟，目测检查各部件受力变形情况。下落模拟梁到地面，完成静载试验。 3.2.6静载试验检查报告 DYJ900型架桥机静载试验检查报告表见附表3； 3.3动载试验 3.3.1试验目的 动载试验目的主要是验证起重机各机构和制动器的功能。 3.3.2动载试验荷载 架桥机静载试验载荷为1.1倍额定起重量（不包括吊具重量）。 3.3.3动载试验标准 如果各部件能完成其功能试验，并在随后进行的目测检查中没有发现机构或结构的构件有损坏，连接处也没有松动或损坏，则认为本试验结果良好。 3.3.4动载试验方法 严格按操作规程进行控制，操作时应按各机构的电动机的接电持续率留有操作的间歇时间。必须注意把加速度、减速度和速度限制在设计的正常工作的范围内。动载试验时，先运行约半小时后，在整个系统没有问题的情况下再运行一小时，然后详细检查各紧固件，检查合格后，才允许继续长时间运行。 前后起重小车各承担50%的试验荷载，并模拟32m箱梁实际架设时架梁工况，分别作起落、纵移、横移等各项动作。 架桥机各机构的动载试验应分别在该机构承受最大载荷的位置和状态下进行，试验中，对每种动作应在其整个运动范围内作反复起动和制动，反复次数应不少于5次，按照架桥机工作循环周期，整个动载试验时间至少应持续2小时。 试验还包括对悬挂着的试验载荷作空中起动，此时试验载荷不应出现反向动作。 动载试验时进行架桥机主要结构的应力测试。 3.3.5 DYJ900型架桥机动载试验方法及步骤 1、将模拟梁放在空旷的场地，调整架桥机进行喂梁工况。 2、将模拟梁加载90t，使总载荷达到990t。 3、同时启动前后起重小车将模拟梁起吊，悬停5分钟，然后同时启动横移按钮，将模拟梁左右横移210mm，再恢复原位。 4、然后让架桥机向前后运行50m，往返不少于3次。 5、主支腿向前移动32.7m，并在前方地基（或墩顶）就位，使主支腿着地，前车托空；运行架桥机向前移动32.7m。 6、前后起重小车同时启动下落模拟梁3m，来回3次。 3.3.6动载试验检查报告 DYJ900型架桥机动载试验检查报告表见附表4
3.4 架桥机爬坡能力及曲线通过试验 3.4.1试验目的 架桥机爬坡能力及曲线通过试验的目的是验证各走行机构的功能和架桥机整机在设计容许坡度上的爬坡能力、下坡制动性能及整机稳定性能；以及最小曲线通过的能力。 3.4.2 架桥机爬坡能力及曲线通过试验标准 如果各部件能完成其功能试验，上坡动力足够，下坡制动良好，运行过程中整机不出现倾覆；最小曲线半径2000m能够实现架梁，并在随后进行的目测检查中没有发现机构或结构的构件有损坏，连接处也没有松动或损坏，则认为本试验结果良好。 3.4.3 架桥机爬坡能力及曲线通过试验方法 严格按操作规程进行控制，必须注意把加速度、减速度和速度限制在设计的正常工作的范围内。 试验中，对走行机构应在其整个运动范围内作反复起动和制动，反复次数应不少于5次，架桥机空载低速在3%坡道上前进、后退各三次。然后架桥机重载900T模拟梁低速在3%坡道上进行爬坡能力测试，前进、后退各三次。 3.4.4架桥机爬坡能力及曲线通过试验报告 DYJ900型 架桥机爬坡能力及曲线通过试验报告表见附表5； 3.5试验报告 在每项试验中应做好检测数据的采样、收集、记录工作，重要数据应核对切实。 在完成第2条中规定的试验内容后应编写试验报告，将检测结果和试验结论填入表格。在试验报告里应详细记载每个试验项目、步骤的载荷、位置、状态、程序和结论。 试验报告要求检查人员、测试人员、记录人员、设计、制造（或安装）及业主方面的现场负责人均记录姓名并签认。 DYJ900型 架桥机试验报告附表： 附表1：目测检查报告 附表2：合格试验报告 附表3：静载试验检查报告 附表4：动载试验检查报告 附表5：爬坡能力及曲线通过试验报告 四、试验条件 4.1试验场地 试验场地平面尺寸要求200x100米；场地内地基要求处理，在架桥机支腿局部支撑处要求单独加固处理满足局部承载力要求； 4.2试验环境 试验时风速不大于10.8m/s（39km/h，相当于6级），风向随机； 海拔高度≤2000m 工作环境温度：-20℃~＋50℃ 电源：380V、50HZ 4.3注意事项 1、场地应满足最大轮压22吨设计要求，并经不少于2处的承载能力检验后才能正式启用。 2、各机构需用的润滑油、液压油和冷却液应按规定加注到工作水平面。 3、架桥机电力源应按实际供电情况，用配套的发电机组供给或外接电源。 4、试验前应配备规格齐全，状态良好的仪器、量具、检具。 5、选配专职的试验操作人员、检测人员、记录人员及指挥者和负责人。所有参加人员在试验前应进行相关专业培训，并熟悉架桥机的结构、性能和操作并掌握试验规程，明确试验程序和各项具体要求，制定好防患措施。 6、试验过程中要统一指挥，保持试验现场的良好秩序。

㈥ 工频耐压试验装置

产品简介：
HSXNY-III全自动工频耐压试验装置是根据国家最新行业试验标准而设计的试验设备，其安全可靠、功能强大、使用方便、维护简单，主要用于对各种电器产品、电气元件、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验，以考核产品的绝缘水平，发现被试品的绝缘缺陷，衡量过电压的能力，是电力运行相关部门、电工电器制造企业、冶金、煤矿、电气化铁路相关部门、科研单位及高等院校等需要耐压试验设备的首选产品。

产品别称：
工频耐压试验装置、交流耐压试验装置、工频耐压测试仪、工频耐压仪、工频耐压机.

产品特性：
◆ 电压、电流、时间、状态信息及提示信息等数据4.7尺大屏液晶显示，读数清晰、直观；
◆ 全中文界面，操作简单明了，可适应多种应用场合；
◆ 轻触式按键操作，所有功能均可通过按键设定，提高了产品的安全性、可靠性；
◆ 全数字式校准方式，摒弃了陈旧的电位器调整，现场使用极为方便，精度易于控制(此功能带密码保护)；
◆ 按键直接设定试验变压器变比(此功能带密码保护)，在连接不同电压等级的试验器时，应用灵活自如，真正做到一个控制箱可与多台变压器相互配套；
◆ 状态提醒功能，全中文引导式操作，即使在无说明书的情况下亦可熟练操控；
◆ 试验过程中，屏上有闪烁的高压符号显示，时刻提醒操作人员注意安全；
◆ 试验结果显示功能，可自动判断试验结果（试验通过或试验失败），并能可靠记录试品过电流、闪洛或击穿时的电压；
◆ 试验结果声音报警功能，试验通过或试验失败时，设备会发出不同的报警声音，试验人员可直接由报警声音辨认试验的结果；
◆ 暂停功能，自动控制时，此功能可做到在任意点实现升压或降压的暂停，暂停时间可由试验人员灵活掌握，方便观察试品状态；
◆ 自动计时功能，自动控制时，当电压自动上升至设定值时，设备自动开始计时，当计时时间到，显示试验结果，设备自动回到零位；
◆ 手动计时功能，手动控制时，计时器可手动启动，当耐压时间到，设备自动回到零位（仅台式设备有此功能）；
◆ 手动控制模式，此模式类似于传统的电动升/降压方式，上升/下降由按钮控制，设备自动判断上/下限位，有过电压保护；
◆ 升压速度智能控制，当电压达到目标电压80%时，升压速度会自动减慢，当达到目标电压90%时，升压速度进一步减慢；
◆ 采用硬、软件抗干扰技术相结合，性能稳定，抗干扰性强。

技术参数：
◆ 工作电源：AC220V/380V±10%
◆ 工作频率：50Hz±1
◆ 输出电压： 0~1000kV（根据用户定做）
◆ 输出容量： 0~1000kVA（根据用户定做）
◆ 仪表电压： 0 ～ 100V (其它范围可定制)
◆ 输出电压： 0 ～ 200V/400V
◆ 电压测量精度：1.0 %FS ±3 字
◆ 电流测量精度：1.0 %FS ±3 字
◆ 计时长度： 0-9999s(特殊模式可于长时间工作)
◆ 环境温度：-10℃~+50℃
◆ 环境湿度：不大于85%RH
◆ 海拔高度：<1000m
◆ 储存温度： -15℃ ~ +55℃

㈦ 实验方案设计

一、 实验内容

考虑不同库水升降条件下,“浸泡—风干”循环作用对岩石试样实验, 对每一期试样进行单轴或三轴实验, 得出在不同水位升降条件下对岩体力学参数的影响规律, 及在不同“浸泡—风干”循环期次作用下力学参数劣化规律。

二、 试验岩样

试验所用砂岩取自三峡库区秭归沙镇溪镇白水河滑坡, 为侏罗系上沙溪庙组砂岩。在同一个岩层开出较大片的岩块, 并在现场切割成小块运回试验室钻心取样。 根据《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266—99)、 《水利水电工程岩石试验规程》(SL264—2001)以及国际岩石力学学会推荐标准, 同时满足RMT-150C岩石力学试验系统三轴试验岩样规格要求, 经过细心切磨制成尺寸为Φ50mm×100mm圆柱形试件。 试样的精度严格满足规范要求: 高度、 直径偏差≤±0.3mm, 试件两端面不平整度≤±0.05mm(图5-1)。

岩石矿物鉴定结果为绢云母中粒石英砂岩(图5-2), 孔隙式钙质胶结结构, 基质具微细鳞片变晶结构的中粒砂状结构。 岩石由石英、 长石、 岩屑、 云母等组成。 碎屑组分有燧石岩屑, 次角-次圆状, 粒径0.3mm, 占10%; 石英碎屑, 次角-次圆状, 均匀分布,粒径0.3～0.5mm, 占80%; 基质组分为绢云母, 占10%。

图5-9 有压岩石溶解仪的结构图

图5-10 水压力室俯视图

图5-11 控制箱

YRK-1岩石溶解试验仪为本试验开发的一种模拟库水压及库水升降条件下岩石溶解试验仪, 下面将对该仪器进行详细的介绍。

(1)一种模拟库水压力条件的仪器的研制

本实验仪器为一种模拟库水压力状态下水-岩作用的实验装置, 模拟蓄水后库岸岩(土)体所受水压力环境, 通过考虑不同水压力及水位升降条件下的岩石-水作用的浸泡实验, 研究库水条件下的水-岩作用及力学损伤特征。 为了达到上述目的, 本仪器制作由岩石溶解室(压力室), 动、 静水模拟控制系统, 压力控制系统, 压力传感带等组成。

水压力室: 主要由底座、 圆柱形水压力室和盖板组成, 底板与盖板之间分布有八根加固螺栓, 通过密封垫圈将圆柱形水压力室固定在底座和盖板之间。水压力室采用不锈钢和有机玻璃制作, 以便承受较大压力。

压力控制系统: 由内部压力传导系统和外部压力控制系统组成。在水压力室底部安装一个压力传感带与外部压力控制系统相接, 该压力传感带与外部压力控制系统相连; 外部压力控制系统由供压装置和高精度压力表以及压力传导管道组成, 通过高精度压力表将15MP压力转变为0～1.4MP(量程范围)的压力传递到压力传感带(稳压状态), 通过压力传感带将压力传递给水, 进而控制水压力室中的水压, 满足实验要求达到的压力状态。

动、 静水模拟控制系统: 该系统由稳压电源、 直流电机、 叶轮组成。 直流电机安装在水压力室的底板下部, 通过转轴与水压力室内部的叶轮相连。 可以模拟在动水状态下岩石的溶解特征, 也可以模拟在静水状态下岩石的溶解特征; 同时, 通过控制直流电机转速进一步模拟在不同动水状态下岩石的溶解特征。 与压力控制系统组合可以进一步模拟在水库库水压力状态下(具有一定的流速情况下)的水-岩作用。 同时在水压力室下部设置水样采集口, 通过水样分析研究岩石溶解特征。

(2)岩石溶解仪操作步骤

a. 压力室放置试样。 首先将制备好的岩样放入水压力室内, 分层直立或横卧摆放;盖上盖板并将加固螺栓拧紧, 固定好。

b. 压力室充水。 通过进水管向水压力室内注水, 注水期间将放气螺丝打开, 将水压力室内空气排除, 直至水漫出注水管后, 封闭进水管, 拧紧放气螺丝。

c. 控制压力室水压力。 连接外部压力控制系统与内部压力控制系统, 确认连接完成后, 将总控箱中的气源压力调节阀全部放开(拧至最松位置), 放气阀放到“开”的位置。 缓慢旋转气源压力调节阀, 按照实验要求调节压力, 并通过外部压力系统通过压力传到装置将压力传递给水, 保证水-岩作用是在一定库水条件下进行。

d. 取出试样。 完成一个实验周期之后(实验流程要求), 获取试样之前, 首先关闭总气源(氮气瓶), 按照试验流程调节阀慢慢将气源压力减小, 打开放气阀以及放气螺丝,使残余气体放出。 开放水样采集口, 获取足够水样供分析。 取出岩样做相应分析。

(3)岩石溶解试验仪的特点

该仪器制作的优点是: 结构简单、 易操作、安全可靠, 可以模拟库区岩体所处不同水压力环境, 根据需要保持或调节水压力状态模拟库水位升降; 设置动、 静水模拟控制系统, 以模拟库水扰动; 设置取水管道, 以便分析离子浓度的变化。

该仪器可以模拟在库水升降条件及水压力状态下岩石所处的水环境, 为研究库水条件下水-岩作用机理及力学特性而提供一套室内实验平台。

㈧ 工频耐压试验装置的作用是什么

工频耐压试验装置的作用是什么？工频耐压试验装置用于对各种电器产品、电气设备、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验，考核产品的绝缘水平，发现被试品的绝缘缺陷，衡量承受过电压的能力。是供电企业、大型工厂、冶金、发电厂、铁路等需要电力维修部门的必备设备。广泛应用于电工制造部门、电力运行部门、科研单位和高等院校。工频耐压试验装置分为一体式装置（30kV以下）和分体式装置两类。控制箱（台）是由接触式调压器（50kVA以上为电动柱式调压器）及其控制、保护、测量、信号电路组成。它是通过接入220V或380V工频电源，调节调压器（即试验变压器的输入电压），接入高压试验变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，以获得所需要的试验高压电压值。按试验规程，各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备都必须严格定期进行交流耐压试验。工频耐压试验装置它是发电站、供配电系统及科研单位等广大用户的基本试验设备。

工作原理：

工频耐压试验装置控制部分由 PLC 组态屏、高速 Cortex 微处理芯片、16 位 AD 采样芯片、精密调压器、调速电机以及高精度互感器等模块组 成。通过工频 AC220V（10KVA 以上用 380V）电源接入控制（台）， 经处理芯片控制调压器调节 0～220V/430V 电压输入到试验变压器初 级绕组。根据电磁感应原理，在次级（高压）绕组按其与初级绕组 匝数之比获得同等倍数的电压幅值――工频高压。此工频高压经高 压硅堆整流及电容器滤波可获得直流高压，其中幅值是工频高压有 效值的 2 倍。根据回采的电压电流进行智能调节。当出现异常情 况，高速处理器会进行过流保护，切断主输出回路，并给出声光告警。

回复者：华天电力

㈨ 试验工况设计

6.1.2.1 工况设计遵循的理论依据

本次载荷试验物理模型有以下几个特征：

1）载荷试验采用中心荷载形式，不考虑偏心荷载；

2）基底粗糙；

3）载荷板位于地基表层，相当于基底以上无填土，不考虑填土自重对基底的超载，不考虑填土的抗剪强度；

4）鉴于风积砂粘粒含量低、分选好、级配差、低压缩性、整体性好等物理力学特性和模拟地基铺设过程中对其均一性的严格控制，试验中的模拟地基是一个均质体，在同一种工况中忽略风积砂颗粒组成及物理力学性质的差异。

图6.1 试验基坑平面图及剖面图

图6.2 静力载荷试验反力加载装置设计

1943年太沙基（K.Terzaghi）在推导均质地基上的条形基础受中心荷载作用下的极限承载力时，把土作为有重力的介质，并有如下一些假设：

1）基础底面完全粗糙，即它与土之间有摩擦力存在；

2）基土是有重力的（γ≠0），但忽略地基土重度对滑移线形状的影响。因为，根据极限平衡理论，如果考虑土的重度，塑性区内的两组滑移线形状就不一定是直线；

3）当基础埋置深度为D时，则基底以上两侧的土体用当量均布超载q＝γ₀D来代替（γ₀为比重），不考虑两侧土体抗剪强度的影响。

根据以上假定，滑动面的形状如图6.3a所示，也可以分成三个区。

Ⅰ区：基础底面下的土楔aa′d，由于假定基底是粗糙的，具有很大的摩擦力，因此aa′面不会发生剪切位移，该区的土体处于弹性压密状态，它与基础底面一起移动，该部分土体称为弹性楔体（刚性核），代替了普朗特尔解的朗肯主动区。根据几何条件，滑动面ad（或a′d）与水平面夹角Ψ＝_φ。

Ⅱ区：假定与普朗特尔假定一样，滑动面一组是通过a、a′点的辐射线，另一组是对数螺旋曲线de、de′，同时忽略土的重力对滑移线形状的影响。

Ⅲ区：仍是朗肯被动状态区，滑动面及a′e′与水平面成 角。

图6.3 太沙基（K.Terzaghi）极限承载力

当作用在基底压力为极限承载力P_u时，发生整体剪切破坏，弹性压密区（Ⅰ区）a′ad将贯入土中，向两侧挤压土体adef及a′de′f′达到被动破坏。因此，在ad及a′d面上将作用被动力E_p，与作用面的法线方向成_φ角，如图6.3b所示。取Ⅰ区弹性楔体ada′作为脱离体，考虑单位长基础，分析其力的平衡条件来推求地基的极限承载力。

本次载荷模拟试验较好地符合了太沙基极限承载力理论的假定条件，以该理论为基础设计的试验工况，在圆形基础作用下，地基内各点应力状态在同一水平面上关于地基中心轴对称。

6.1.2.2 试验工况设计

在苏里格天然气第三处理厂实测地下水位线以上风积砂平均天然密度为1.64g/cm³，平均含水量为4％，计算其对应的干密度为1.58g/cm³。本次试验针对由单一风积砂构成的地基设计三种试验类型。

（1）第一种类型

为了研究风积砂干密度对地基承载力的影响及地基中应力分布的影响，保持风积砂天然干密度1.58g/cm³不变，设计2％、4％、6％、8％四个低含水量和12％、16％两个高含水量，共六种工况。根据基坑尺寸，分10层铺设，每层厚12cm，具体设计见表6.1 。试验采用人工夯实法铺设，在铺设过程中严格控制每层地基的铺设砂土质量、铺设后的体积，并及时跟踪监测砂土含水量，为了避免人为造成的地基分层现象，在每层铺设完毕将表层砂土体刮花，及时铺设下一层，以保证模拟地基达到设计要求。

表6.1 同一干密度下不同含水量工况设计

为了研究在上部荷载作用下地基中附加应力大小和分布特征，在地基内不同位置设置JXY-2型钢铉式土压力盒。压力盒埋置遵循以下设计原则：

1）承载板下方沿中心轴在不同地基深度水平布置压力盒，研究上部荷载作用下中心附加应力变化特征。

2）考虑到压力盒本身的体积和质量对地基材料属性和地基附加应力分布的影响，要尽量提高压力盒的利用效率。鉴于本次载荷在同一水平面上各点应力状态关于地基中心轴对称的特点，在同一地基深度平面上只在中心轴一侧布置压力盒，另一侧可由对称性求出，相邻两个水平面上压力盒应交错布置。

3）参照太沙基理论的假定滑动面，计算出本次模拟试验中的弹性区、过渡区和被动土压力区，并在被动土压力区垂直布设土压力盒，测其水平附加应力变化特征。

4）中心点以外水平布置的压力盒除测定该点处竖向附加应力外还应控制附加应力的影响范围，根据2004年中国建筑工业出版社出版的叶书麟的《地基处理》，当砂垫层厚度z（本次模拟试验处理深度为1.5m）与地基宽度B（即载荷板直径0.2m）的比值大于0.5，地基应力扩散角取30°，计算附加应力影响范围，布置压力盒。

第一类试验中压力盒布置如图6.4所示。

图6.4 压力盒布置示意图（单位：cm）

图6.5 标志层染色剂的配制

为监测地基破坏后地基内部的变形破坏特征，在载荷板以下地基深度12cm范围内铺设标志层，标志层深度间隔采取3cm，每层标志层水平铺设厚度1cm，面积为10×60cm²。为了避免标志层因材料属性不同而造成的试验误差，特采用染色后天然干燥的风积砂作为标志层（通过使用纯度为36％的乙酸配制甲基红溶液来实现染色，图6.5）。

（2）第二种类型

为了研究风积砂含水量对地基承载力的影响及地基中应力分布的影响，保持风积砂天然含水量4％不变，设计1.53g/cm³、1.58g/cm³、1.62g/cm³三种干密度工况（表6.2）。铺设工艺与第一类型相同。

表6.2 同一含水量下不同干密度工况设计

（3）第三种类型

采用毛乌素沙漠地区最常见的地基处理方法———水坠垫层法设计两种工况。

1）水坠法：根据水坠法试验结果，每次虚铺砂土厚度采取30cm，注水至15cm水头高度，待排水至水头高度为零，铺设下一层。

2）水坠加振动密实法（饱和振坠）：每次虚铺砂土厚度30cm，注水至水头高于砂层表面15cm后，使用插入式混凝土振动器振捣，振点布局按梅花形布设，振点平面间距为25cm×25cm，完毕后进行下一层施工。

㈩ 应该用什么设备进行电缆耐压试验

电缆串联谐振试验装置采用调节电源的频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，在被试品上获得高电压大电流，是当前高电压试验的一种新的方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。电缆串联谐振试验装置采用了专用的SPWM数字式波形发生芯片，频率分辨率16位，在20～300Hz时频率细度可达0.1Hz；采用了正交非同步固定式载波调制方式，确保在整个频率区间内输出波形良好；功率部分采用IPM模块，在最小重量下确保仪器稳定和安全。电缆串联谐振试验装置由调频调压电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验；6kV-500kV变压器 的工频耐压试验 ；GIS和SF6开关 的交流耐压试验 ；发电机 的交流耐压试验其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压试验。我们已知，在回路频率f=1/2π√LC时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。工作电源;220V/380V,50HZ试验容量：30-30000KVA试验电压：1000KV及以下谐振频率范围：20-300Hz试验电压波形：正弦波波形畸变率小于等于0.3%试验电压冷确度：1级频率调节：0.01Hz保护响应时间 ：小于1微秒系统具有过电压保护、过电流保护、放电保护、击穿跳闸保护、过热保护。变频串联谐振耐压试验装置、调频串联谐振耐压设备、工频谐振试验装置、变频串联谐振试验变压器、变频串联谐振试验系统、变频串联谐振耐压试验仪、电缆交流耐压试验装置、串联谐振装置、串联谐振耐压设备、GIS耐压试验装置等通过国家权威部门--电力工业电气设备质量检验测试中心（武汉高压研究所）严格的型式试验鉴定，质量可靠，确保试验人员、被试品和试验设备本身的安全；便携式交流工频耐压仪(由干式试验变压器、控制箱两部分组成）体积小，重量轻;，结构简单、可靠性高；可方便在现场使用。