专利名称：输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法
技术领域：
本发明涉及输电线路杆塔基础工程技术，特别是涉及一种输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法。
背景技术：
在工程建设中静载荷试验是目前公认的检测基础竖向承载力最直观、最可靠的试验方法。近些年，我国输电线路工程基础建设飞速发展，杆塔基础抗拔载荷试验为其设计、施工和安全性评价提供了技术支持，不仅可提供杆塔基础的承载力信息，积累了大量杆塔基础的静载试验资料，促进了杆塔基础试验水平的提闻，还为新型杆塔基础的应用提供技 术支撑，且提高了设计应用的合理可靠性。维持荷载法是建筑工程基础的静载荷试验的主要方法之一，该方法对试验桩逐级加载且各级加载量相同，在进行某级加载过程中维持该级加载量约3h以上，如果试验基础的基顶位移每Ih内的基顶位移量不超过O. 1mm，并连续出现两次(从本级荷载施加后第30min开始，每隔30min测量一次连续测量3次的测量值计算)则确定试验基础的基顶位移相对稳定，进行下一级加载，直至试验基础的基顶位移相对稳定时进行下一级加载，待各级加载完成之后再分级卸载。整个试验过程大约需要40小时。目前，输电线路工程杆塔基础的静载荷试验直接采用建筑工程基础的静载荷试验方法。但是，现有的维持荷载法中的各项试验条件是针对建筑工程基础设计的，而输电线路工程的杆塔基础和建筑工程基础具有显著特点，例如在承载状态、设计控制条件、分布方式等方面与建筑工程基础均不同。而在载荷试验方法方面，如果简单将建筑工程基础的静载荷试验方法直接应用于杆塔基础中，会造成杆塔基础试验过程和结果未充分体现杆塔基础承载特性，且工作量大、试验过程及结果的可重复性也较差。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本发明提供一种输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，用于减少杆塔基础上拔静载荷试验的工作量，提高试验过程及结果的可重复性。本发明提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，包括对杆塔基础进行逐级差异加载，包括根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级上拔荷载加载量并向杆塔基础施加，分时多次测量所述杆塔基础基顶的位移量，在本级上拔荷载作用下获取的测量结果满足预定位移稳定条件时，根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定下一级上拔荷载加载量并重复执行本步骤，直至加载过程中出现与预设加载终止条件相应的情形；
对所述杆塔基础进行逐级卸载，包括每级向杆塔基础卸载预设荷载卸载量后维持预设时长，在所述预设时长内分时多次测量所述基顶的位移量，直至预设时长期满时进行下一级卸载；重复执行本步骤直至完成各级卸载。本发明提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定不同级的上拔荷载加载量，对杆塔基础进行逐级差异加载，相对针对建筑工程基础设计的传统维持荷载法中的逐级等量加载而言，更符合杆塔基础自身的承载特性。实践表明，采用本实施例提供的方法对杆塔基础进行上拔静载荷试验，相对传统的维持荷载法而言，减少了上拔静载荷试验的工作量，提高了试验过程及结果的可重复性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例一提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法的流程图；图2为本发明实施例二提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验系统的结构示意图；图3为本发明实施例三提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I为本发明实施例一提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法的流程图。如图I所示，本实施例提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法包括步骤11 :对杆塔基础进行逐级差异加载，包括根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级上拔荷载加载量并向杆塔基础施加，分时多次测量所述杆塔基础基顶的位移量，在本级上拔荷载作用下获取的测量结果满足预定位移稳定条件时，根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定下一级上拔荷载加载量并重复执行本步骤，直至加载过程中出现与预设加载终止条件相应的情形。可选的，可将符合设计要求的最大加载量分为多级，对杆塔基础进行逐级加载，不同级的上拔荷载加载量杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载有关，换而言之，某些级的上拔荷载加载量可相同而某些级的上拔荷载加载量可不同，以实现对杆塔基础的分级差异加载。每级加载作用下可以预设的时间间隔对杆塔基础基顶的位移量进行分时多次测量，将测量结果与预定位移稳定条件进行比较，在测量结果满足预定位移稳定条件时进行下一级的加载。在加载过程中判断是否出现与预设加载终止条件相应的情形，如果有，则停止加载，否则继续加载。步骤12 :对所述杆塔基础进行逐级卸载，包括每级向杆塔基础卸载预设荷载卸载量后维持预设时长，在所述预设时长内分时多次测量所述基顶的位移量，直至预设时长期满时进行下一级卸载；重复执行本步骤直至完成各级卸载。在完成上述加载之后，可将杆塔基础已施加的总上拔荷载分成多级进行逐级卸载，一级上拔荷载卸载量可根据实际需要预先设定，且各级上拔荷载卸载量相同。在完成一级卸载之后在基顶上维持当前上拔荷载预设时长，在维持期间可以预设的时间间隔对杆塔基础基顶的位移量进行分时多次测量，直至预设时长期满后开始下一级卸载。发明人通过大量的实践研究发现，在上拔荷载作用下杆塔基础荷载位移关系曲线与建筑工程基础不同，而是具有明显的近似弹性、弹塑性、破坏阶段，具有明显的临塑、临界特征点，因此，本实施例提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定不同级的上拔荷载加载量，对杆塔基础进行逐级差异加载，相 对针对建筑工程基础设计的传统维持荷载法中的逐级等量加载而言，更符合杆塔基础自身的承载特性。实践表明，采用本实施例提供的方法对杆塔基础进行上拔静载荷试验，相对传统的维持荷载法而言，减少了上拔静载荷试验的工作量，提高了试验过程及结果的可重复性。下面结合杆塔基础上拔静载荷试验的一个试验系统，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。图2为本发明实施例二提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验系统的结构示意图。如图2所示，输电线路杆塔基础上拔静载荷试验系统包括待进行上拔静载荷试验的杆塔基础、用于为杆塔基础提供上拔荷载加载的加载设备、用于为加载设备提供反力支撑的反力钢架、为反力钢架提供反力支撑的反力支撑件、用于测量杆塔基础基顶位移量的位移传感器、以及用于进行荷载数据采集的数据采集系统。需要说明的是，图2所示的系统仅为实施输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法的一个可选系统，不应理解为本发明技术方案实质的限制。下面结合图2所示的系统，说明本发明输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法的技术方案。如图2和图3所示，试验过程中，加载设备向杆塔基础施加上拔荷载，反力钢架为加载设备提供反力支撑，反力支撑件为反力钢架提供反力支撑，杆塔基础各级的荷载加载量、基顶的位移量等荷载数据通过数据采集系统进行采集；试验方法流程包括步骤31 :根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级上拔荷载加载量并向杆塔基础施加。根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级上拔荷载加载量的一种可选的实现方式例如在杆塔基础当前施加的总上拔荷载小于或等于第一上拔荷载阈值时，确定本级上拔荷载加载量为第一加载量，否则，确定本级上拔荷载加载量为第二加载量，第一加载量大于第二加载量。如此设计使得杆塔基础加载过程更符合杆塔基础自身的承载特性。可选的，所述第一上拔荷载阈值为O. 5倍所述预估极限承载力。对所述杆塔基础施加的各级上拔荷载加载量均介于所述杆塔基础的预估极限承载力的O. 05倍至O. 2倍之间。所述第一加载量介于O. I倍所述预估极限承载力至O. 2倍所述预估极限承载力之间；所述第二加载量介于O. 05倍所述预估极限承载力至O. I倍所述预估极限承载力之间。上述参数如此选择，即可满足杆塔基础逐级差异加载的试验需求，整个加载过程也更符合杆塔基础自身的承载特性，有利于提高试验结果的可靠性和可重复性。步骤32 :在本级上拔荷载作用下，分时多次测量杆塔基础基顶的位移量。可选的，所述分时多次测量过程中相邻两次测量的时间间隔为5min。在每次测量基顶位移的同时还可测量下杆塔基础当前所施加的总上拔荷载。步骤33 :判断加载过程中是否出现与预设加载终止条件相应的情形，如果是，则执行35，否则执行步骤34。可选的，所述加载终止条件为第一加载终止条件、第二加载终止条件、第三加载终止条件、第四加载终止条件或第五加载终止条件。 第一加载终止条件本级上拔荷载作用下基顶位移量与本级上拔荷载加载量的比值，大于上一级上拔荷载作用下基顶位移量与上一级上拔荷载加载量的比值的5倍，且基顶累计总位移量不小于5mm。第二加载终止条件上一级上拔荷载作用下的基顶位移量不小于2mm，本级上拔荷载作用下基顶位移量与本级上拔荷载加载量的比值大于上一级上拔荷载作用下基顶位移量与上一级上拔荷载加载量的比值的2倍，且经不小于3h尚未达到相对稳定标准。第三加载终止条件杆塔基础当前施加的总上拔荷载已达到设计要求的最大加载量。第四加载终止条件为向杆塔基础施加上拔荷载的加载设备提供反力支撑的反力钢架达到其最大允许承载能力，或者，为所述反力钢架提供反力支撑的反力支撑件的位移量达到预设允许值，或者，所述反力钢架与加载设备之间的连接件或者所述反力钢架与所述反力支撑件之间的连接设件的受力强度达到允许强度。第五加载终止条件杆塔基础基顶的累计总位移量达到极限位移值。上述加载终止条件的设计更符合输电线路杆塔基础实际所受上拔力的特点，在满足试验条件的基础上有利于缩短试验耗时，提高试验效率。步骤34 :判断在本级上拔荷载作用下获取的测量结果是否满足预定位移稳定条件，如果是，则进行下一级加载，执行步骤31，否则执行步骤32以继续基顶位移量的测量。位移稳定条件可根据实际需要预先设定。在一种可选的实现方式中，位移稳定条件可根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定，例如在基顶当前施加的总上拔荷载小于或等于第一上拔荷载阈值时，所述位移稳定条件包括本级加载过程中测量结果连续出现第一情形至少I次；在所述基顶当前施加的总上拔荷载大于第一上拔荷载阈值时，所述位移稳定条件包括本级加载过程中测量结果连续出现第一情形至少2次；所述第一情形为本级加载过程中第N次、第N+1次以及第N+2次测量的各基顶位移量之间的差值不超过O. Imm, N为大于O的整数。如此设计可在满足试验要求的基础上明显缩短试验耗时，其机理如下在输电线路工程中，杆塔基础的上部结构对其的上拔作用力主要是由于风、导线张力等载荷引起的，可变荷载对基础上拔作用力的影响送较大，传统的维持荷载法在每级加载作用下维持的时间过长，而这一试验条件恰恰与杆塔基础作用力的特点不符。为此，本发明可结合杆塔基础实际受力的特点，针对性设计各级加载的位移稳定条件，如根据杆塔基础的承载特性在上拔荷载加载的不同阶段设置不同的用于判断基顶位移是否稳定的位移稳定条件，可在满足杆塔基础上拔静载试验条件的基础上，明显缩短各级加载判稳所需的耗时，进而缩短了整个静载试验的耗时。步骤35 :对所述杆塔基础进行逐级卸载。将杆塔基础已施加的总上拔荷载分成多级进行逐级卸载，各级上拔荷载卸载量相同。在完成一级卸载之后在基顶上维持当前上拔荷载预设时长(可为但不限于15min)，在维持期间可以预设的时间间隔(可为但限于5min)对杆塔基础基顶的位移量进行分时多次测量，直至预设时长期满后开始下一级卸载。
每级的卸载量可与上述加载终止条件建立关联，以便针对性的采取分级卸载措施，以在保证试验结果的基础上来提高试验效率。一种可选的实施方式例如在所述加载终止条件为所述第一加载终止条件或所述第四加载终止条件时，所述预设卸载量为所述杆塔基础预估极限承载力的O. 5倍；和/或，在所述加载终止条件为所述第二加载终止条件、所述第三加载终止条件或所述第五加载终止条件时，所述预设卸载量为所述杆塔基础预估极限承载力的O. 2倍。步骤36 :从卸载至所述基顶的当前施加总荷载为零的时刻开始，分时多次测量所述基顶的残余位移量。可选的，所述分时多次测量过程中相邻两次测量的时间间隔为5min，基顶的残余位移量的测量持续时间可维持30min。步骤37:试验结束。通过上述分析可知，本发明实施例提供的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，具有如下一种或多种优点I. 一般条件下上拔荷载作用下杆塔基础荷载位移关系曲线具有明显的近似弹性、弹塑性、破坏阶段，具有明显的临塑、临界特征点，本发明实施例根据不同荷载作用阶段本设计采用差异化方法，更符合杆塔基础承载特性。2.本发明实施例针对杆塔基础上部结构对杆塔基础作用力的特点，设计不同的参数、判定条件等，体现了包括作用力的交变特性、承载破坏状态等特征的影响。3.本发明实施例可缩短杆塔基础抗拔静载荷试验过程的时间，相对传统试验方法可缩短时间80%，且可确保试验结果和可靠性，减少试验工作量。4.本发明实施例更加有效地避免了不确定因素对试验结果的干扰，有效实现试验过程及试验结果的可重复性，提高试验的科学合理性。5.本发明实施例提出的试验加载终止条件包含了试验设备加载能力是否满足安全要求，试验过程更加安全。在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。最后应说明的是虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不 超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
权利要求
1.一种输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于，包括 对杆塔基础进行逐级差异加载，包括根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级上拔荷载加载量并向杆塔基础施加，分时多次测量所述杆塔基础基顶的位移量，在本级上拔荷载作用下获取的测量结果满足预定位移稳定条件时，根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定下一级上拔荷载加载量并重复执行本步骤，直至加载过程中出现与预设加载终止条件相应的情形； 对所述杆塔基础进行逐级卸载，包括每级向杆塔基础卸载预设荷载卸载量后维持预设时长，在所述预设时长内分时多次测量所述基顶的位移量，直至预设时长期满时进行下一级卸载；重复执行本步骤直至完成各级卸载。
2.根据权利要求I所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于，根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级加载量包括 在所述杆塔基础当前施加的总上拔荷载小于或等于第一上拔荷载阈值时，确定本级上拔荷载加载量为第一加载量，否则，确定本级上拔荷载加载量为第二加载量，所述第一加载量大于所述第二加载量。
3.根据权利要求I或2所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于 在所述基顶当前施加的总上拔荷载小于或等于第一上拔荷载阈值时，所述位移稳定条件包括本级加载过程中测量结果连续出现第一情形至少I次； 在所述基顶当前施加的总上拔荷载大于第一上拔荷载阈值时，所述位移稳定条件包括本级加载过程中测量结果连续出现第一情形至少2次； 所述第一情形为本级加载过程中第N次、第N+1次以及第N+2次测量的各基顶位移量之间的差值不超过0. lmm, N为大于0的整数。
4.根据权利要求3所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于，所述第一上拔荷载阈值为0. 5倍所述预估极限承载力。
5.根据权利要求3所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于，对所述杆塔基础施加的各级上拔荷载加载量均介于所述杆塔基础的预估极限承载力的0. 05倍至0.2倍之间。
6.根据权利要求3所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于， 所述第一加载量介于0. I倍所述预估极限承载力至0. 2倍所述预估极限承载力之间； 所述第二加载量介于0. 05倍所述预估极限承载力至0. I倍所述预估极限承载力之间。
7.根据权利要求I所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于，所述加载终止条件为 第一加载终止条件本级上拔荷载作用下基顶位移量与本级上拔荷载加载量的比值，大于上一级上拔荷载作用下基顶位移量与上一级上拔荷加载量的比值的5倍，且基顶累计总位移量不小于5mm ； 或者，第二加载终止条件上一级上拔荷载作用下的基顶位移量不小于2mm，本级上拔荷载作用下基顶位移量与本级上拔荷载加载量的比值大于上一级上拔荷载作用下基顶位移量与上一级上拔荷载加载量的比值的2倍，且经不小于3h尚未达到相对稳定标准； 或者，第三加载终止条件杆塔基础当前施加的总上拔荷载已达到设计要求的最大加载量；或者，第四加载终止条件为向杆塔基础施加上拔荷载的加载设备提供反力支撑的反力钢架达到其最大允许承载能力，或者，为所述反力钢架提供反力支撑的反力支撑件的位移量达到预设允许值，或者，所述反力钢架与加载设备之间的连接件或者所述反力钢架与所述反力支撑件之间的连接设件的受力强度达到允许强度； 或者，第五加载终止条件杆塔基础基顶的累计总位移量达到极限位移值。
8.根据权利要求7所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于， 在所述加载终止条件为所述第一加载终止条件或所述第四加载终止条件时，所述预设卸载量为所述杆塔基础预估极限承载力的0. 5倍； 和/或， 在所述加载终止条件为所述第二加载终止条件、所述第三加载终止条件或所述第五加载终止条件时，所述预设卸载量为所述杆塔基础预估极限承载力的0. 2倍。
9.根据权利要求I所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于，完成各级卸载之后，所述方法还包括 从卸载至所述基顶的当前施加总荷载为零的时刻开始，分时多次测量所述基顶的残余位移量。
10.根据权利要求I或9所述的输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，其特征在于， 所述分时多次测量过程中相邻两次测量的时间间隔为5min ； 和/或， 所述预设时长为15min。
全文摘要
本发明涉及一种输电线路杆塔基础上拔静载荷试验方法，包括对杆塔基础进行逐级差异加载，包括根据杆塔基础基顶当前施加的总上拔荷载确定本级上拔荷载加载量并向杆塔基础施加，分时多次测量基顶的位移量，在本级上拔荷载作用下获取的测量结果满足预定位移稳定条件时，确定下一级上拔荷载加载量并重复执行本步骤，直至加载过程中出现与预设加载终止条件相应的情形；对杆塔基础进行逐级卸载，包括每级向杆塔基础卸载预设荷载卸载量后维持预设时长，分时多次测量所述基顶的位移量，直至预设时长期满时进行下一级卸载；重复执行本步骤直至完成各级卸载。本发明减少了杆塔基础上拔静载荷试验的工作量，提高了试验过程及结果的可重复性。
文档编号E02D33/00GK102966126SQ20121049208
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者丁士君, 程永锋, 鲁先龙, 陈培, 苏荣臻 申请人:中国电力科学研究院