[发明专利]一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置

权利要求书

1.一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置，其特征在于：包括插打在钢管桩施工水域附近的陆地上的试桩(1)和反力桩(2)，两根钢管桩位于土体之上的桩身之间设置有对两根钢管桩施加水平荷载的施力装置；所述的试桩(1)的桩身上安装有位移传感装置和压力传感装置；所述的位移传感装置包括基准梁(6)；所述的基准梁(6)上设置有多个位移传感器(7)，多个位移传感器(7)沿竖直方向相对间隔布置于试桩(1)相对于千斤顶(3)一侧的管壁上，多个位移传感器(7)中至少有一个位移传感器(7)与施力装置对试桩(1)的施力点处于同一水平面。

2.如权利要求要求1所述的一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置，其特征在于：所述的多个位移传感器(7)中至少有一个位移传感器(7)与泥面平行、至少有一个位移传感器(7)与施力装置对试桩(1)的施力点处于同一水平面、至少有一个位移传感器(7)位于施力装置对试桩(1)的施力点的正上方。

3.如权利要求要求1所述的一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置，其特征在于：所述的施力装置包括千斤顶(3)、传力柱(4)和支座(5)；所述的传力柱(4)为沿水平方向布置的工字钢，传力柱(4)一端固定在反力桩(2)位于土体上方的桩身外侧管壁上；所述的千斤顶(3)的壳体固定在传力柱(4)的另一端，千斤顶(4)的顶推端沿水平方向固定在试桩(1)位于土体上方的桩身外侧管壁上；所述的支座(5)位于试桩(1)和千斤顶(3)之间，支座(5)朝向试桩(1)的一侧设置有贴合试桩管壁的圆弧形端面，支座(5)另一侧固定在千斤顶(3)的顶推端上。

4.如权利要求要求1所述的一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置，其特征在于：所述的压力传感装置包括位于试桩(1)深入到土体内部的桩身外侧管壁上的一组土压力传感器组，土压力传感器组位于试桩(1)上施力装置对试桩(1)的作用力的相对一侧，土压力传感器组包括多个沿竖直方向间隔布置的土压力传感器(8)。

5.如权利要求要求1所述的一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置，其特征在于：所述的压力传感装置包括位于试桩(1)内侧管壁上的两组桩身传感器组，两组桩身传感器分置于试桩(1)的直径的两侧，两组压力传感器组的水平连线与施力装置的施力方向重合，每组桩身传感器组包括多个沿竖直方向间隔布置的桩身传感器(9)。

6.如权利要求要求1所述的一种模拟波浪荷载的钢管桩水平循环实验装置，其特征在于：所述的试桩(1)位于土体内的桩身内侧管壁上焊接有起保护作用的角钢(10)；所述的角钢(10)为沿竖直方向布置的三角形角钢，角钢(10)的尖锐端部朝向试桩(1)的轴向；所述的桩身传感器组位于角钢(10)与管壁之间的空腔内。

7.一种应用如权利要求1所述的实验装置进行模拟钢管桩水平循环波浪荷载的实验方法，用于通过对试桩施加水平荷载并实时监测，研究试桩在水平荷载作用下的工作特性、承载力弱化情况及对周边土体的影响范围，其特征在于：在实际钢管桩施工水域附近的陆地上插打试桩(1)和反力桩(2)，在两根试桩之间安装对两根试桩施加水平荷载的施力装置，对试桩(1)沿施力方向的位移和受力情况进行实时监测，对监测数据进行数据分析。

8.如权利要求7所述的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、在试桩(1)的管壁外侧安装土压力传感器(8)、在其管壁内侧安装桩身传感器(9)，在桩身传感器(9)的外侧焊接保护角钢(10)；

2)、在实际钢管桩施工水域附近的陆地上插打试桩(1)和反力桩(2)，两根试桩间隔布置；

3)、根据该水域近两年的波浪高度情况计算模拟实验需要对试桩(1)施加作用力的大小和对试桩(1)施加作用力的位置，依照施加作用力位置的计算结果在两根试桩之间安装水平千斤顶(3)，将千斤顶(3)一端通过支座(5)固定在试桩(1)的外侧管壁上，另一端沿水平方向通过传力柱(4)固定在反力桩(2)上；

4)、在试桩(1)相对于反力桩(2)的一侧安装位移传感器(7)，然后驱动千斤顶(3)依照施加作用力大小的计算结果对两根试桩施加沿水平方向的荷载；

5)、通过位移传感器(7)和压力传感器监测试桩(1)的位移变化和受力情况，对获得的数据进行分析。