[发明专利]考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试装置

说明书

一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试装置，模型箱内放置模拟场地的箱内土体，箱内土体埋设试验桩，竖向预压系统包括反力架、液压伺服作动器和垫板，反力架固定在模型箱上，液压伺服作动器的上端固定在反力架上，液压伺服作动器的动作端与垫板连接，垫板位于箱内土体的顶面；水平加载系统包括伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组和桩帽，桩帽安装在试验桩的顶部，桩帽与钢丝索的一端连接，钢丝索通过滑轮组改变方向后另一端与伺服电机驱动器连接，滑轮组固定在模型箱上；数据采集系统包括位移计，位移计位于桩头上，位移计与数据采集仪连接。本发明效果较好、周期较短、费用较低、过程简化。

技术领域

本发明涉及一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试装置，主要适用于室内试验中所采用土体固结未完成条件下的预固结以及循环荷载作用下单桩水平承载力方面的研究，属于工程试验技术领域。

背景技术

由于桩基础具有承载力高、变形小的优点，在工业和民用建筑中应用越来越广。随着城市建筑向高层的发展，循环荷载(如风载或地震荷载)对桩基础的影响变得越来越重要。为了获得循环荷载对桩基承载力的影响，常采用现场试验或室内试验的方法解决。由于现场试验中土层差异、循环荷载难以实现等问题，造成现场实测的桩基承载力离散性大、效果差，难以获得与之相匹配的循环荷载下桩基承载力的变化规律，而且现场试验的周期长、费用高、过程复杂，同样，为了达到与现场土层相类似的固结度，需要对室内试验用的重塑土体预固结。

发明内容

为了克服已有单桩水平承载力现场测试方式的效果较差、周期较长、费用较高、过程复杂的不足，本发明提供一种效果较好、周期较短、费用较低、过程简化的考虑土体预固结及循环荷载下单桩水平承载力的测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试装置，包括模型箱、竖向预压系统、水平加载系统和数据采集系统，所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体，所述箱内土体埋设试验桩，所述竖向预压系统包括反力架、液压伺服作动器和垫板，所述反力架固定在所述模型箱上，所述液压伺服作动器的上端固定在反力架上，所述液压伺服作动器的动作端与垫板连接，所述垫板位于箱内土体的顶面；所述水平加载系统包括伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组和桩帽，所述桩帽安装在试验桩的顶部，所述桩帽与钢丝索的一端连接，所述钢丝索通过滑轮组改变方向后另一端与伺服电机驱动器连接，所述滑轮组固定在所述模型箱上；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于桩顶上，所述位移计与数据采集仪连接。

进一步，所述模型箱是由箱体、环箍、纵箍拼装而成，环箍与箱体连接，纵箍与环箍连接。

再进一步，所述模型箱的箱体底部设有反滤层，所述反滤层的底部设置排水板。

所述排水板上表面设有排水带，所述排水带的出口与排水管连通。

所述反力架上设有定位孔，所述液压伺服作动器通过螺栓穿过所述定位孔固定在所述反力架上。

本发明的有益效果主要表现在：(1)实现了土体的预固结。对于桩体而言，能够实现土体预固结的试验环境，根据预压程度来调整实际土层的固结度。本装置采用模型箱、液压伺服作动器、垫板等实现模拟，而且通过液压伺服作动器来控制所需的均布加载及土体变形量。(2)实现了循环加载。实验采用伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组、桩帽组成加载体系。通过伺服电机驱动器的电机顺逆旋转来实现循环加载。加载时可以控制荷载大小及循环加载频率，来模仿风荷载和地震荷载等循环荷载。(3)效果好。由于现场地层及循环加载的复杂性，现场试验难以获得稳定加载，造成现场实测试验数据的离散性大、效果差，而本装置能提供相同的试验条件，保证了试验结果的可靠性。(4)周期短、费用底、操作方便。现场试验的周期长、费用高及试验程序复杂，本装置操作简单，试验费用低、工期短，且可重复使用。

附图说明

图1是考虑土体预固结及循环荷载下单桩水平承载力的测试装置的结构示意图。