[发明专利]一种群桩现场试验的模型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，更具体地说，涉及一种群桩现场试验的模型装置及方法。

背景技术

桩基础是一种常见的基础形式，在建筑、桥梁、港口等工程中得到广泛的应用。群桩作为桩基的一种主要形式，其受力变形特性的研究一直受到人们的重视。

在桩基工程中，进行群桩的原型实验需要花费大量的人力、物力和时间，或者因场地条件等因素的限制无法进行原型试验，在这种条件下，现场群桩模型试验成为研究、探索和解决问题的一种有效方法。它不仅为桩基础的理论研究提供试验数据和试验论证，而且为工程设计提供依据进而指导工程实践。

现场模型试验综合了现场试验和室内模型试验的优点：其一方面保证土体结构的完整性，相比于室内模型有更高的准确性；另一方面相比于现场原型试验节约成本，缩短试验周期。

现有的群桩现场模型试验过程中，模型桩在很多情况下是通过手动的方法压入的，在压入的过程中，模型桩易出现歪斜的情况，只能通过肉眼观察的方法去调整，模型桩的垂直度和群桩的桩顶的水平度都无法保证，导致测量结果的准确性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种群桩现场试验的模型装置及方法，该装置可以保证各根模型桩的垂直度，操作灵活简便，测量精准度高。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：构造一种群桩现场试验的模型装置，包括锚桩、反力板、定位支撑装置、模型桩、承台、千斤顶、荷载传感器、百分表、程控静态应变仪、数据处理电脑、数值测力仪和电阻应变片；

所述电阻应变片设置在所述模型桩内部，所述模型桩有多根，多根模型桩固定在所述承台下方，所述承台上表面设置承台盖板；所述千斤顶设置在承台盖板与荷载传感器之间，所述荷载传感器与所述数值测力仪连接；所述导线与所述程控静态应变仪连接，所述程控静态应变仪与所述数据处理电脑连接；所述百分表通过基准梁设置在承台盖板上方；所述锚桩分成两排固定在地基中，所述反力板与地面之间设有支撑柱；

所述定位支撑装置包括上框架、下框架和可伸缩的立柱，所述上框架和下框架通过立柱连接，所述上框架和下框架的中部设有连接板，所述连接板的四个角分别设置伸缩杆，所述伸缩杆的端部设有限位圈，所述连接板上设有水准器。

上述方案中，所述限位圈包括两个半圆的圈体，两个圈体的一端相互铰接，另一端通过扣件连接。

上述方案中，所述下框架上设有悬臂，所述悬臂放置在基准梁上。

上述方案中，所述下框架的底部设有固定脚。

上述方案中，所述伸缩杆、上框架和下框架上设有刻度尺。

上述方案中，所述反力板和锚桩通过钢丝绳连接，所述钢丝绳的固定端通过钢管固定连接在所述反力板上，所述钢丝绳的活动端通过锚桩上的钢丝绳引出孔穿出，并通过钢丝绳卡扣扣紧拉直。

上述方案中，所述模型桩通过螺母与所述承台连接，所述承台上设有多个与模型桩配合的安装孔。

上述方案中，所述承台盖板上设有定位凸台，所述定位凸台与千斤顶的受力面接触。

上述方案中，所述定位凸台的表面设有凹槽。

本发明还提供了一种利用上述试验装置的试验方法，包括以下步骤：

S1、定位压入两排锚桩；

S2、安装基准梁并固定定位支撑装置，模型桩穿过限位圈，依次压入贴有电阻应变片的多根模型桩，压入的过程中通过水准器调平，保证模型桩的垂直度和各根模型桩桩顶高度的一致性；定位支撑的立柱可伸缩，确保整个压桩过程模型桩的垂直度；

S3、将模型桩固定在承台下方，并在承台上表面放置承台盖板；

S4、安装千斤顶，连接荷载传感器、程控静态应变仪、数据处理电脑、数值测力仪；

S5、安装支撑柱，将反力板置于支撑柱上，将钢管固定在反力板上，用钢丝绳连接锚桩和反力板，并用钢丝绳卡扣扣紧拉直；

S6、百分表通过基准梁设置在承台盖板上方；

S7、利用荷载传感器与数值测力仪，实现千斤顶精准分级加载，百分表测得承台沉降，程控静态应变仪测得桩身应变，数据处理电脑记录分析应变数据。

实施本发明的群桩现场试验的模型装置及方法，具有以下有益效果：

1、定位支撑装置可以对各根模型桩起到定位和保证垂直度的作用，进一步的保证整个群桩桩顶水平，从而保证承台水平。

2、定位支撑装置限位圈之间的距离可以通过伸缩杆调节，可适用于不同桩间距的群桩。

3、立柱可以伸缩，上框架的高度可随着沉桩过程调节，使模型桩在沉桩过程中的垂直度得到实时的控制。