[发明专利]一种多功能模型试验桩

说明书

本发明公开了一种多功能模型试验桩，该模型桩包括桩顶、桩身、受拉固定环、拉环、微型土压力盒、桩尖，桩顶有半球铰和走线连接件，其与桩身连接，桩身上留设有多个凹槽，凹槽内安装微型土压力盒，受拉固定环套在桩身并可固定，拉环安装在受拉固定环一侧，桩身另一端内部安装竖向力传感器，力传感器通过力传递杆与桩尖相连，海绵环布置在桩尖与桩身的缝隙内，微型土压力盒和力传感器的测量导线从桩身内部通过走线连接件的圆孔导出。该模型桩可以测量桩在土床中的桩侧土压力和桩端阻力，克服了一般试验测量方式对桩土原应力场的扰动的问题，并可进行模型桩的竖向荷载试验、水平荷载试验和抗拔试验，具有准确性高、适用范围广，操作简捷的特点。

技术领域

本发明专利涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种多功能模型试验桩。

背景技术

随着桩基础在建筑结构物中的广泛应用，目前对桩基承载机理的研究越来越显得重要。缩尺模型试验与现场足尺试验对桩基的承载机理研究而言是必不可少的。现场足尺试验由于考虑了实际现场环境条件而具有一定的优势，但是其试验成本太高且试验条件不易控制；但模型试验研究具有诸多优点，如可提供受控的试验环境，另外可以较经济地开展不同试验参数的研究。所以对桩相关特性的室内缩尺模型试验研究成为研究桩基承载性状的重要方法之一，越来越受学者们的重视。

在桩基室内缩尺模型试验中，模型实验桩的制备和桩周土压力量测是极其重要的环节。桩基试验大体分为竖向荷载试验、水平荷载试验和抗拔试验，传统试验方法针对这三种试验分别制作模型实验桩，从而使工作量增大。另外模型实验桩传统应力测量方法通常是利用桩身贴设的应变片测量应变，然后由桩身应变推算出桩身侧向应力、弯矩和桩尖阻力等，存在模型实验桩制作复杂、推算方法匹配误差和数据处理误差的问题；也有的是在模型实验桩周围土体中布设应力测量装置，比如微型土压力盒，但此方法布置测量装置繁琐且会扰动桩周土体的应力场从而使测得结果与实际不符。通常使用的模型实验桩及其桩身应力测量装置制作与安装过程复杂，容易对原应力场产生扰动，从而降低获得数据的可靠性。另外在模拟桩受竖向荷载、水平荷载的试验时，需要与之相对应的模型实验桩，操作复杂且耗费较大。

发明内容

本发明专利的目的是为了针对现有模型实验桩的应力量测方法复杂且与真实应力不符等问题，提供了一种可在多个加载类型模型试验中使用的多功能模型试验桩，这种模型实验桩不仅可测得桩尖阻力和桩身不同位置处的桩身侧向应力，相比传统测量方式而言对桩周应力场扰动很小，测得数据更为贴近实际，而且可进行竖向荷载试验、水平荷载试验及抗拔试验，减少了试验工作量并提高了试验便捷性。

本发明专利所采用的技术方案是：

一种多功能模型试验桩，该模型实验桩包括半球铰、走线连接件、桩身、受拉固定环、拉环、微型土压力盒、竖向力传感器，力传递杆、固定板、桩尖、测量导线、海绵环，半球铰与走线连接件连接，走线连接件的另一端与桩身连接，桩身上留设有凹槽，凹槽内安装微型土压力盒，受拉固定环套在桩身上部位置并可有螺栓固定，拉环安装在受拉固定环一侧，桩身另一端内部安装竖向力传感器，力传感器使用穿过固定板圆孔的力传递杆与桩尖相连，海绵环布置在桩尖与桩身的缝隙内，微型土压力盒和竖向力传感器的测量导线由桩身内部通过走线连接件的圆孔导出。