CN205576989U - 一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，包括模型桩、实验箱体、加载装置、监测装置和实验辅助装置；模型桩位于实验箱体的中央位置，加载装置包括杠杆和施重砝码，杠杆一端摆动连接于模型箱一侧箱壁上，杠杆的作用点位于模型桩的上方，杠杆另一端穿过对侧箱壁，其末端设有悬吊器悬吊施重砝码；监测装置包括测量***、传感***、信号采集***和信号处理***；施重砝码的作用力通过杠杆和/或通过杠杆上设有的钢丝绳作用在模型桩上。本实用新型有益效果明显，可以方便地进行各类抗压桩、抗拔桩实验，节省了人力物力，提高了实验的效率。

Description

一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，涉及一种土工试验仪器器材，具体涉及一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置。

背景技术

对于桩的性能测试实验一直是桩基工程理论的重要手段。但是进行室外现场实验时，需要调用大量机械设备和人力物力。

传统室外现场试验无法对桩身周围土体的变化情况进行直接观测，很难对受压后的桩身周围的土体进行采样研究，实验时桩身承载力会受到桩端承载力的影响等诸多不便。另外，传统的室外实验难以对整个实验过程的土体应力状况进行监测和记录，对于桩顶的荷载和沉降也不能进行精确的测量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于测试桩性能的压、拔综合室内实验桩模型实验装置。

技术方案如下：

一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，包括模型桩、实验箱体、加载装置、监测装置和实验辅助装置，模型桩位于实验箱体的中央位置，加载装置包括杠杆和施重砝码，杠杆一端摆动连接于模型箱一侧箱壁上，杠杆的作用点位于模型桩的上方，杠杆另一端穿过对侧箱壁，其末端设有悬吊器悬吊施重砝码；监测装置包括测量***、传感***、信号采集***和信号处理***；施重砝码的作用力通过杠杆和/或通过杠杆上设有的钢丝绳作用在模型桩上。

进一步，实验箱体由箱架、箱底板和四面侧壁组成，四面侧壁在至少三个不同的部位设置了活动窗门；在箱底板设有多功能实验孔，多功能实验孔带有活动孔盖。

更进一步，所述实验箱体的四面侧壁由三面钢板壁和一面钢化玻璃壁组成；在钢化玻璃面壁上有三个不同的部位设置了活动窗门。

进一步，施重砝码的作用力通过杠杆作用在模型桩上即抗压试验，杠杆的末端直接悬吊施重砝码，杠杆的作用力通过拉压轴力计向下作用在模型桩的上端，拉压轴力计设置在杠杆的作用点下方。

进一步，施重砝码的作用力通过杠杆上设有的钢丝绳作用在模型桩上即抗拔试验，钢丝绳滑动设置在杠杆的作用点和杠杆末端之间，钢丝绳的一端悬吊施重砝码，钢丝绳的另一端作用力通过拉压轴力计向上作用在模型桩的上端，拉压轴力计设置在杠杆的作用点下方。

更进一步，在杠杆的作用点和杠杆末端分别设有一个滑轮，钢丝绳与这两个滑轮滑动连接，钢丝绳通过拉压轴力计上的吊环与模型桩上的挂钩连接。

进一步，测量***包括沉降测量仪、载荷测量仪和土体应力测量仪。

更进一步，沉降测量仪包括激光测距仪、百分表和刚性测试板，刚性测试板水平安装在模型桩的上端，激光测距仪的激光探头正对着刚性测试板，两个百分表对称设置在刚性测试板上；载荷测量仪为设置在模拟桩顶的拉压轴力计，拉压轴力计设置在杠杆的作用点下方；土体应力测量仪为埋设在实验箱内且均匀分布在模拟桩身土体周围的土压力盒。

进一步，实验辅助装置包括测试仪器摆放架，沉降测量仪固定在沉降仪器摆放架上；激光测距仪设置在仪器摆放架的下方，激光测距仪的激光探头正对着刚性测试板5。

进一步，在杠杆的末端外侧设有一个与施力砝码连接的悬吊栓；在杠杆的内侧，杠杆的作用点和杠杆末端分别设有一个滑轮，钢丝绳通过两个滑轮与杠杆滑动连接。

本实用新型有益效果明显：

（1）本实用新型对加载***进行了优化，利用简单的杠杆原理，调节施加给模拟桩顶的荷载，可快速进行垃、压不同荷载实验，滑轮的运用可以方便对模拟桩进行抗拔试验，节省了机械设备和其他人力物力。

（2）箱底板设有的底部孔洞为多功能实验孔，由于传统室外现场实验不可避免桩端承载力，对单独的桩身承载力的实验分析产生影响。因此我们在底板中部设置多功能实验孔。进行实验时，桩端没有持力层，不产生桩端承载力，对桩身侧摩阻力的实验测定精度有了显著提高。

（3）实验箱体的四面侧壁包括三面钢板壁和一面钢化玻璃壁，实验箱体在保证自己高强度同时可以通过钢化玻璃壁对模拟桩身周围土体进行直接地观测。

（4）钢化玻璃壁有三个不同的部位设置了活动窗门，这三个活动窗门可以自由开关，方便取出受压桩身周围的土样，有利于对这些土样进行分析。

（5）测量***由仪器摆放架、百分表、拉压轴力计、激光测距仪和土压力盒组成。百分表和激光测距仪的应用使得对桩身沉降量的测量更加精确。土压力盒按照一定高度间距分布在桩身土体的周围，轴力计设置在桩顶上，这些仪器通过传感***和信号采集***相连。信号采集***和传感***为六十四位高精密遥感箱，可以实时地对桩顶所受荷载和土体的应力应变进行测量记录。信号处理***为电脑终端，负责记录分析和处理各项实验数据。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图。

图2是本实用新型的后视结构示意图。

附图标记：仪器摆放架1，激光测距仪2，拉压轴力计3，百分表4，刚性测试板5，杠杆6，施重砝码7，信号采集***8，信号处理***9，土压力盒10，多功能实验孔11，模型桩12，插销13，钢丝绳14，滑轮15。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

如图1的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，包括模型桩12、实验箱体、加载装置、监测装置和实验辅助装置，模型桩12位于实验箱体的中央位置，加载装置包括杠杆6和施重砝码7，杠杆6一端摆动连接于模型箱一侧箱壁上，杠杆6的作用点位于模型桩12的上方，杠杆6另一端穿过对侧箱壁，其末端设有悬吊器悬吊施重砝码7；监测装置包括测量***、传感***、信号采集***8和信号处理***9；施重砝码7的作用力通过杠杆6和/或通过杠杆6上设有的钢丝绳14作用在模型桩12上。仪器摆放架1作为实验辅助装置用于放置或固定各种实验仪器。

在杠杆6的末端外侧设有一个与施力砝码7连接的悬吊栓；在杠杆6的内侧，杠杆6的作用点和杠杆6末端分别设有一个滑轮15，钢丝绳14通过两个滑轮15与杠杆6滑动连接。

实验箱体16长1.5米，宽1.5米，高1.8米，由箱架、箱底板和四面侧壁组成。实验箱体的四面侧壁由三面钢板壁和一面钢化玻璃壁组成，保证了高强度。

钢化玻璃壁在三个不同的部位设置了活动窗门，这三个活动窗门可以自由打开；箱底板设有多功能实验孔11，多功能实验孔11带有活动孔盖。通过钢化玻璃壁可观察模拟桩身及土体变形破坏时的位置，活动窗门方便在实验时取出在任意位置的土，有利于对这些土样展开分析，以测试模拟桩12在受压时对周围土体造成的压桩影响。箱底板中部设有的多功能实验孔11，通过该实验孔的开闭，不但可以方便控制箱内水位，同时将模型桩置于孔顶正上方时，可以通过打开和关闭孔盖，展开纯桩侧摩阻力实验和桩侧摩阻力+桩端阻力的实验研究，实现模型桩侧阻力及侧阻力加端阻力的压桩实验分析。

监测装置包括测量***、传感***、信号采集***8和信号处理***9。测量***通过传感***和信号采集***8相连，信号采集***8与信号处理***9相连接。

测量***包括沉降测量仪、载荷测量仪和土体应力测量仪。沉降测量仪用于测量模拟桩身的沉降量，包括百分表4和激光测距仪2，激光测距仪2可以测量超出百分表4量程的较大沉降。百分表4和激光测距仪2优选安置在仪器摆放架1上，其中，激光测距仪2设置在仪器摆放架1的下方，刚性测试板5水平安装在模型桩12的上端，激光测距仪2的激光探头正对着刚性测试板5，两个百分表4对称设置在刚性测试板5上。

载荷测量仪优选为设置在模拟桩顶的轴力计3，用于实时测量模拟桩顶所受的载荷。

土体应力测量仪优选为按照一定高度间距均匀分布在模拟桩身土体周围的土压力盒10，用于对土体的应力应变进行测量。

沉降测量仪、载荷测量仪和土体应力测量仪分别通过传感***与信号采集***8相连接，传感***和信号采集***8为动/静态应变测试***，可以实时地对模拟桩顶所受荷载和土体的应力应变进行测量并记录。

信号处理***9优选为电脑终端，负责记录、分析和处理各项实验数据。

一、参考图1，抗压试验时：加载装置由施重砝码7和杠杆6组成。杠杆6的一端通过插销13连接于模型箱，杠杆6的另一端添加施重砝码7，通过杠杆原理对模型桩12施加压力。压桩时，当打开多功能实验孔洞时，模型桩底部没有土体支撑，在受杠杆加荷时，桩身与土体仅有侧阻力作为桩身承载力，这样，在进行模型桩侧摩阻力的实验研究时，可以提高实验精度。

通过对杠杆6和施重砝码7进行调节可以灵活控制施加给模拟桩顶的荷载，能够快速进行多种不同荷载试验，方便且易操作。

二、参考图2，抗拔试验时：加载装置包括杠杆6、钢丝绳14和施重砝码7，杠杆6固定在模型箱上，将模型桩12通过挂钩与连接接拔轴力计的吊环连接，再将拉压轴力计3与跨越滑轮15的钢丝绳14连接，由钢丝绳14悬吊的施重砝码7施加上拔动力。

滑轮15上的钢丝绳和轴力计3相连，利用滑轮原理在钢丝绳14尾部添加施重砝码对模型桩12施加上拔力，可以方便对模拟桩12进行抗拔试验，避免了垂直加载，从而省去了大型机械设备和其他人力物力。

Claims (10)

1.一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，包括模型桩（12）、实验箱体、加载装置、监测装置和实验辅助装置，其特征在于，模型桩（12）位于实验箱体的中央位置，加载装置包括杠杆（6）和施重砝码（7），杠杆（6）一端摆动连接于模型箱一侧箱壁上，杠杆（6）的作用点位于模型桩（12）的上方，杠杆（6）另一端穿过对侧箱壁，其末端设有悬吊器悬吊施重砝码（7）；监测装置包括测量***、传感***、信号采集***（8）和信号处理***（9）；施重砝码（7）的作用力通过杠杆（6）和/或通过杠杆（6）上设有的钢丝绳（14）作用在模型桩（12）上。

2.根据权利要求1所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，实验箱体由箱架、箱底板和四面侧壁组成，四面侧壁在至少三个不同的部位设置了活动窗门；在箱底板设有多功能实验孔（11），多功能实验孔（11）带有活动孔盖。

3.根据权利要求2所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于：所述实验箱体的四面侧壁由三面钢板壁和一面钢化玻璃壁组成；在钢化玻璃面壁上有三个不同的部位设置了活动窗门。

4.根据权利要求1所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，施重砝码（7）的作用力通过杠杆（6）作用在模型桩（12）上即抗压试验，杠杆（6）的末端直接悬吊施重砝码（7），杠杆（6）的作用力通过拉压轴力计（3）向下作用在模型桩（12）的上端，拉压轴力计（3）设置在杠杆（6）的作用点下方。

5.根据权利要求1所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，施重砝码（7）的作用力通过杠杆（6）上设有的钢丝绳（14）作用在模型桩（12）上即抗拔试验，钢丝绳（14）滑动设置在杠杆（6）的作用点和杠杆（6）末端之间，钢丝绳（14）的一端悬吊施重砝码（7），钢丝绳（14）的另一端作用力通过拉压轴力计（3）向上作用在模型桩（12）的上端，拉压轴力计（3）设置在杠杆（6）的作用点下方。

6.根据权利要求5所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，在杠杆（6）的作用点和杠杆（6）末端分别设有一个滑轮，钢丝绳（14）与这两个滑轮滑动连接，钢丝绳（14）通过拉压轴力计（3）上的吊环与模型桩（12）上的挂钩连接。

7.根据权利要求1所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，测量***包括沉降测量仪、载荷测量仪和土体应力测量仪。

8.根据权利要求7所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，沉降测量仪包括激光测距仪（2）、百分表（4）和刚性测试板（5），刚性测试板（5）水平安装在模型桩（12）的上端，激光测距仪（2）的激光探头正对着刚性测试板（5），两个百分表（4）对称设置在刚性测试板（5）上；载荷测量仪为设置在模拟桩顶的拉压轴力计（3），拉压轴力计（3）设置在杠杆（6）的作用点下方；土体应力测量仪为埋设在实验箱内且均匀分布在模拟桩身土体周围的土压力盒（10）。

9.根据权利要求1所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，实验辅助装置包括测试仪器摆放架（1），沉降测量仪固定在沉降仪器摆放架（1）上；激光测距仪（2）设置在仪器摆放架（1）的下方，激光测距仪（2）的激光探头正对着刚性测试板（5）。

10.根据权利要求1所述的一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，其特征在于，在杠杆（6）的末端外侧设有一个与施力砝码（7）连接的悬吊栓；在杠杆（6）的内侧，杠杆（6）的作用点和杠杆（6）末端分别设有一个滑轮，钢丝绳（14）通过两个滑轮与杠杆（6）滑动连接。