CN204590104U - 一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置，包括土体装载桶、第一模型桩和第二模型桩，土体装载桶的上方开口，底部设有一通孔，第一模型桩和第二模型桩结构相同且中部空心，土体装载桶安装在支架上方，第一模型桩和第二模型桩同轴心上下排列、垂直设置在土体装载桶的中部，土体装载桶内填充模型土将第一模型桩和第二模型桩固定在土体装载桶内，第一模型桩的底部和第二模型桩顶部分别设有大于第一、第二模型桩内径的垫块，第一模型桩上的垫块与第一钢索的一端连接，第一钢索的另一端通过设置土体装载桶外、第一模型桩正上方的定滑轮组与第一砝码连接，第二模型桩上的垫块与第二钢索的一端连接，第二钢索的另一端穿过土体装载桶的通孔与设置在第二模型桩正下方的第二砝码连接，第一砝码和第二砝码的重量相同，本实用新型用于研究和分析自平衡测桩法，对于促进自平衡测桩法的推广应用、开发基桩承载力检测技术，具有重大的工程意义和学术价值。

Description

一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置。

背景技术

土木、水利等工程中，桩基础得到广泛应用。桩基础的施工难度大，隐蔽性极高，质量很难得到保证，承载力测试至关重要。传统基桩承载力测试方法主要有堆载法(在反力架上添加配重块来进行桩顶加载、测试位移)与锚桩法(由锚桩的抗拔能力来充当反力装置、测试位移)，这两种方法均可靠，但是，仅适用于承载力不太大、场地条件好等情况，对于直径和承载力很大、场地不平整、周围环绕水等条件难以实施。自平衡法是基桩静载试验的一种新方法，基本方法是：将一种特制的加载装置(荷载箱)和钢筋笼焊接在一起埋入桩内，将荷载箱的高压油管引到地面，然后浇注成桩,由高压油泵在地面向荷载箱充油加载，荷载箱将力传递到桩身，其上部桩身的摩擦力与自重与下部桩的摩擦力及端阻力相平衡(称为自平衡)来维持加载，测试荷载箱上、下部的位移和上段桩的顶部位移，得到上、下桩的荷载-位移曲线(3条)，从而判断基桩的承载力。该方法不受地形和空间的限制，遇到水域、斜坡、场地狭小、高承载力等难以进行传统的基桩检测方法条件，自平衡测试法有明显的优势。但是，土是长期地质作用的产物，上段桩体工作条件与工程桩不一致，不同桩-土体系的负摩阻力非常复杂，测试时，存在平衡点确定、承载力确定、是否可用于工程桩等三大技术难题，制约了自平衡测桩法在工程中的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种准确模拟自平衡测桩法，可准确测量出模型桩的荷载-位移曲线和模型桩桩身侧摩阻力的模拟自平衡测桩法的模型实验装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置，包括土体装载桶、第一模型桩和第二模型桩，所述土体装载桶的上方开口，底部设有一通孔，所述第一模型桩和第二模型桩结构相同且中部空心，所述土体装载桶安装在支架上方，所述第一模型桩和第二模型桩同轴心上下排列、垂直设置在土体装载桶的中部，所述土体装载桶内填充模型土将第一模型桩和第二模型桩固定在土体装载桶内，所述第一模型桩的底部和第二模型桩顶部分别设有大于第一、第二模型桩内径的垫块，所述第一模型桩上的垫块与第一钢索的一端连接，所述第一钢索的另一端通过设置土体装载桶外、第一模型桩正上方的定滑轮组与第一砝码连接，所述第二模型桩上的垫块与第二钢索的一端连接，所述第二钢索的另一端穿过土体装载桶的通孔与设置在第二模型桩正下方的第二砝码连接，所述第一砝码和第二砝码的重量相同，所述第一模型桩和第二模型桩的外表面上固定有应变片，所述第一钢索上设有测量其垂直方向移动量(即：第一模型桩的底部向上移动量)的第三测量装置，所述第一模型桩的顶部设有测量其垂直方向移动量(即：第一模型桩顶部向上移动量)的第二测量装置，所述第二钢索上设有测量其垂直方向移动量(即：第二模型桩顶部向下移动量)的第一测量装置。

所述第一、第二、第三测量装置均为百分表组。

所述第一钢索和第二钢索上设有挂钩，所述第一砝码和第二砝码通过挂钩固定在第一钢索和第二钢索上。

所述第一模型桩和第二模型桩上的应变片与TDS530应变仪连接。

由于采用上述方案，本装置通过定滑轮、第一钢索和垫块配合通过第一砝码对第一模型桩的底部施加向上的顶推力，同时通过第二钢索、垫块配合利用第二砝码对第二模型桩的顶部施加向下的压力，这样准确模拟了自平衡测桩法的千斤顶的动作，定滑轮和钢索保证了力传递的准确性，同时采用这种方式将第一砝码和第二砝码均设置在土体装载桶的外侧，从而方便在试验进行过程中对第一砝码和第二砝码的重量进行更换，同时采用砝码进行加载，保证每级荷载加载稳定，并且使得实验过程中无需补压，在实验中通过百分表组对第一钢索(即：第一模型桩的底部向上移动量)、第一模型桩顶部(即：第一模型桩顶部向上移动量)、第二钢索(即：第二模型桩顶部向下移动量)在垂直方向的移动进行测量，从而得出模型桩的三条荷载-位移曲线，通过应变片对模型桩桩身轴力和侧摩阻力进行测量，从而方便利用本装置测量的数据对自平衡测桩法进行研究。

综上所述，本装置采用自平衡测桩法的基本原理，可以通过本装置研究模型桩的荷载-位移曲线、桩身侧摩阻力分布规律，从而分析桩底上托、桩顶下压、桩顶上拉时桩土相互作用机理，来研究和分析自平衡测桩法，对于促进自平衡测桩法的推广应用、开发基桩承载力检测技术，具有重大的工程意义和学术价值。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。

如图1所示，一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置，包括土体装载桶1、第一模型桩3和第二模型桩2，所述土体装载桶1的上方开口，底部设有一通孔，所述第一模型桩3和第二模型桩2结构相同且中部空心，所述土体装载桶1安装在支架上方，所述第一模型桩3和第二模型桩2同轴心上下排列、垂直设置在土体装载桶1的中部，所述土体装载桶1内填充模型土将第一模型桩和第二模型桩固定在土体装载桶1内，所述第一模型桩3的底部和第二模型桩2顶部分别设有大于第一、第二模型桩内径的垫块7，所述第一模型桩3上的垫块与第一钢索的一端连接，所述第一钢索的另一端通过设置土体装载桶外、第一模型桩3正上方的定滑轮组4与第一砝码5连接，所述第二模型桩2上的垫块与第二钢索的一端连接，所述第二钢索的另一端穿过土体装载桶1的通孔与设置在第二模型桩2正下方的第二砝码6连接，所述第一砝码5和第二砝码6的重量相同且均通过挂钩固定在第一钢索和第二钢索上，所述第一模型桩3和第二模型桩2的外表面上固定有应变片，所述第一模型桩3和第二模型桩2上的应变片与TDS530应变仪连接，所述第一钢索上设有测量其垂直方向移动量的第三测量装置10，所述第一模型桩3的顶部设有测量其垂直方向移动量的第二测量装置9，所述第二钢索2上设有测量其垂直方向移动量的第一测量装置8，所述第一、第二、第三测量装置均为百分表组。

具体实验步骤如下：

在第一钢索和第二钢索上分别挂上第一砝码5和第二砝码6，第一砝码5和第二砝码6为一个标准砝码(2.5kg/个)，分别读取第一测量装置8、第二测量装置9、第三测量装置10的百分表读数，从而通过计算机或者手工绘制得到3个位置在“荷载-位移”坐标系中的一个点(荷载为2.5kg，位移分别为：第一模型桩的底部向上移动量、第一模型桩顶部向上移动量、第二模型桩顶部向下移动量)，这里之所以既要采集第一模型桩的底部向上移动量，又要采集第一模型桩顶部向上移动量，是因为第一模型桩在试验过程中会产生形变。

然后采集TDS530应变仪接收到的应变，通过计算得到轴力，在第一、二模型桩的“轴力-深度”坐标系中获得该荷载下的一条曲线。

改变第一砝码5和第二砝码6的重量，使得第一砝码5和第二砝码6为n个标准砝码(2.5kg/个)的重量，同步上述步骤，从而在第一、二模型桩的“轴力-深度”坐标系中获得n级荷载下的n条曲线、通过计算机或者手工绘制得到3个位置(第一模型桩的底部、第一模型桩顶部、第二模型桩顶部)的“荷载-位移”曲线。第一模型桩或者第二模型桩发生破坏，实验结束，最后通过得到的数据进行分析。

Claims (4)

1.一种模拟自平衡测桩法的模型实验装置，包括土体装载桶、第一模型桩和第二模型桩，其特征在于：所述土体装载桶的上方开口，底部设有一通孔，所述第一模型桩和第二模型桩结构相同且中部空心，所述土体装载桶安装在支架上方，所述第一模型桩和第二模型桩同轴心上下排列、垂直设置在土体装载桶的中部，所述土体装载桶内填充模型土将第一模型桩和第二模型桩固定在土体装载桶内，所述第一模型桩的底部和第二模型桩顶部分别设有大于第一、第二模型桩内径的垫块，所述第一模型桩上的垫块与第一钢索的一端连接，所述第一钢索的另一端通过设置土体装载桶外、第一模型桩正上方的定滑轮组与第一砝码连接，所述第二模型桩上的垫块与第二钢索的一端连接，所述第二钢索的另一端穿过土体装载桶的通孔与设置在第二模型桩正下方的第二砝码连接，所述第一砝码和第二砝码的重量相同，所述第一模型桩和第二模型桩的外表面上固定有应变片，所述第一钢索上设有测量其垂直方向移动量的第三测量装置，所述第一模型桩的顶部设有测量其垂直方向移动量的第二测量装置，所述第二钢索上设有测量其垂直方向移动量的第一测量装置。

2.根据权利要求1所述的模拟自平衡测桩法的模型实验装置，其特征在于：所述第一、第二、第三测量装置均为百分表组。

3.根据权利要求1或2所述的模拟自平衡测桩法的模型实验装置，其特征在于：所述第一钢索和第二钢索上设有挂钩，所述第一砝码和第二砝码通过挂钩固定在第一钢索和第二钢索上。

4.根据权利要求3所述的模拟自平衡测桩法的模型实验装置，其特征在于：所述第一模型桩和第二模型桩上的应变片与TDS530应变仪连接。