[发明专利]一种用于模型试验的桩基制作装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的用于土木工程模型试验领域模型桩加工及检测的多功能装置及方法，具体说来，是一种综合模型桩身应力测试原件安装与检测、桩周外壁涂层设置以及整桩率定的装置。

背景技术

在土木工程建设领域，桩基础是一种被广泛使用的深基础。长久以来，虽然桩基的设计及施工经验不断地得到充实和完善，但是随着工程建设逐渐向高难度方向发展，桩基使用方面的问题层出不穷，需要相关科研人员不断地深入研究。在众多的研究方法中，试验研究始终是最值得信赖的方法之一。相对现场试验的高投入以及某些条件下无法进行等特点，室内试验可以用较小的代价且更具针对性的开展研究，成为研究、探索和解决相关问题的一种有效方法。

模型桩作为模型试验中的关键部件，其制作工艺是决定模型试验准确与否的关键因素。根据模型试验的实际目的，模型桩的制作方式多样。目前，相当数量的桩基模型试验需要测定不同加载情况下的桩身受力，此类情况就需要在模型桩上布置应变测试的元件（应变片）。对于应变片布置于外壁的模型桩，其制备主要包含应变片的黏贴、导线的布置；应变片工作状态的检测；外壁涂层设置（用于防护应变片及导线）和整桩率定等基本工序。

已有的试验中模型桩制备工作多分阶段实施且涉及多项装置。一般先在模型桩桩壁进行划线以确定应变片的黏贴位置，对于圆形截面的小直径模型桩，桩壁上划线定位较为繁琐，同时也较难实现应变片导线的规则布置；模型桩应变的检测多采用对模型桩施加轴向荷载的方式进行测定，对于桩壁较厚、刚度较大的模型桩，因需要施加更大的荷载，采用重物堆载的方式并不十分适合；由于桩外壁布置有应变片和导线，桩侧涂层在实际操作过程中很保证涂层壁厚的均匀。为改进上述模型桩制备过程中的不足，提高工作效率，本发明提出了一种用于模型试验的桩基制作装置及方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于模型试验的桩基制作装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于模型试验的桩基制作装置，包括依次固定安装在底座上的锁定支撑臂、内支撑臂和反力支撑臂，所述锁定支撑臂上穿设有锁定段，所述反力支撑臂上穿设有反力段；所述锁定段的端部安装有压力传感器和垫盘，所述反力段的端部安装有加载器和限位盘；所述垫盘与限位盘之间用于夹设模型桩，所述锁定段、反力段、垫盘、限位盘和模型桩的轴心处于同一直线上；所述内支撑臂上安装有用于包络模型桩的套筒。

具体地，所述锁定支撑臂是具有贯通圆孔的长条形竖直臂，所述圆孔的外侧设有角度刻画线，所述圆孔内壁具有环形凹槽，凹槽内部设有钢珠；所述锁定段与钢珠之间夹设有锁定段衬管；所述锁定段具有大径端和小径端，所述小径端安装于锁定段衬管内，所述大径端上设有螺孔，所述螺孔内安装有纵向锁定螺栓，所述纵向锁定螺栓将垫盘固定在锁定段上。

具体地，所述圆孔的径向上穿设有水平向第一螺栓孔和竖向第一螺栓孔，所述水平向第一螺栓孔、竖向第一螺栓孔内分别安装有侧部锁定螺栓、顶部锁定螺栓，所述小径端沿圆周径向设有第二螺栓孔，当锁定段在圆孔中旋转到所需角度时，侧部锁定螺栓、顶部锁定螺栓与第二螺栓孔相适配。

具体地，所述锁定段外侧设置有可拆卸摇臂，摇臂内侧设置有伸缩标尺。通过标尺配合锁定支撑臂的圆形孔洞外侧的角度刻画线，实现锁定段旋转角度的控制。

具体地，所述垫盘向锁定段侧设有内护壁，所述内护壁带有沿径向的限位凸起，且在内护壁底部设置有用于压力传感器导线引出的圆形开孔，所述压力传感器为圆盘形，位于锁定段与垫盘之间且位于内护壁内。

具体地，所述垫盘向反力支撑臂一侧设置有中心轴杆，中心轴杆的外侧套有外径略小于模型桩内径的衬管，衬管的外侧设置有模型桩，模型桩一端紧靠垫盘，另一端紧靠限位盘，限位盘通过内部螺纹将模型桩限位在中心轴杆上。

具体地，所述反力支撑臂为长条形竖直臂，中心开有圆形孔洞，孔洞内部设置圆形凹槽，凹槽内部设置钢珠，反力支撑臂的开孔处设置有反力段衬管，反力段从锁定段衬管的内部穿出，反力段中空且中心轴杆从反力段中心穿出。

具体地，所述反力段的外侧设置有反力撑，反力撑为方形直角状且一端部紧靠反力支撑臂，另一端部插入反力段，反力段与限位盘之间设置有轴向开孔的液压加载器，液压加载器嵌于反力段内且通过液压管外接液压泵加载。

具体地，所述套筒沿轴向四分之一圆周开槽，套筒的内侧布置有塑料膜，套筒水平向开槽侧设置有工作架，工作架带有直角面与弧形面，通过控制工作架水平面与模型桩外壁的距离来控制模型桩涂层厚度。