[发明专利]复合荷载作用下的单桩多向水平承载力的测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及复合荷载作用下单桩多向水平承载力的测试装置,主要适用于室内试验中在多向水平荷载与法向荷载共同作用下单桩水平承载力方面的研究，属于桩基测试技术领域。

背景技术

随着国民经济的持续快速发展，风力发电、海上平台及高层建筑等陆续兴建，这些建筑物不但受到自重等竖向荷载的影响，也会受到风荷载、地震和潮汐等水平荷载的影响，因此，竖向和水平荷载的共同作用模式(复合荷载)比竖向荷载或水平向荷载(单一荷载)的作用模式在受力性状上也更加复杂，同时也更加符合工程实际。另外，由于建筑物或构筑物的水平荷载往往不只有一个方向，通常具有多方向性。

发明内容

为了克服已有技术无法有效测试复杂条件下单桩多向水平承载力的不足，本发明提供一种效果好、操作方便、费用低的复合荷载作用下的单桩多向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：

一种复合荷载作用下的单桩多向水平承载力的测试装置，包括模型箱、竖向加载系统、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，所述竖向加载系统包括立柱、横梁、杠杆、竖向加载器和竖向加载砝码，所述杠杆的一端铰接在两根立柱之间的转轴上，所述杠杆的中部安装竖向加载器，所述竖向加载器位于所述试验桩的顶部，所述杠杆的另一端挂接竖向加载砝码；所述水平加载系统包括水平加载桩帽、可移动定滑轮、钢丝索和砝码，所述水平加载桩帽安装在所述试验桩的顶面，所述水平加载桩帽与所述钢丝索的一端连接，所述钢丝索穿过所述定滑轮，所述钢丝索的另一端与水平加载砝码连接，所述定滑轮安装在所述模型箱上；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于水平加载桩帽上，所述位移计与数据采集仪连接。

进一步，所述水平加载系统为多向水平加载系统，所述定滑轮为可移动定滑轮，所述定滑轮下部安装滚轮，所述模型箱的一圈设有滚轮轨道，所述滚轮可滑动地安装在所述滚轮轨道上；所述钢丝索的一端与卡套连接，所述水平加载桩帽一圈设有环形槽口，所述卡套可滑动地安装在所述环形槽口内。

再进一步，所述水平加载桩帽设有用于供卡套放入的导槽，所述导槽与所述环形槽口相通。

更进一步，所述卡套包括球形夹具和上下夹片，所述球形夹具内设有上下夹片，所述钢丝索的一端位于上下夹片之间的夹持工位处。

所述水平加载桩帽上设有角度盘。

本发明的有益效果主要表现在：(1)可实现竖向和多个水平向复合加载，应用范围广。不但可以实现竖向和水平向的复合加载，而且可以考虑多个任意水平方向的水平向复合加载。能模拟竖向荷载作用下多个水平向荷载作用下桩基水平承载力的性能研究，工程应用范围广。(2)水平向加载方式合理。采用水平加载桩帽连接桩与钢丝索，再由桩帽以均匀受力的形式传递给桩基，更符合工程实际情况。(3)操作简单，费用低，周期短。由于现场试验条件及桩基施工的复杂性，难以获得复合荷载作用下单桩多向水平承载力的变化规律，且具有现场试验费用高、周期长的不足，而本装置能有效地解决现场试验难题，具有操作简单、费用低、周期短的特点。

附图说明

图1是复合荷载作用下的单桩多向水平承载力的测试装置的结构示意图。

图2是模型箱俯视图。

图3是可移动定滑轮与模型箱连接图。

图4是水平加载桩帽大样图，其中，(a)是正面，(b)是反面。

图5是卡套与钢丝索连接图。

图6是水平加载桩帽与卡套连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图6，一种复合荷载作用下的单桩多向水平承载力的测试装置，包括模型箱、竖向加载系统、多向水平加载系统、数据采集系统及计算机控制系统，所述模型箱是无顶盖内空的圆柱形，箱身由环形不锈钢板焊接而成。所述竖向加载系统由立柱、横梁、杠杆、竖向加载器、砝码等组成。横梁位于立柱的上端，用于放置磁力表座和提高模型箱的稳定性。杠杆与立柱之间采用转轴连接，杠杆可以绕转轴转动。所述水平加载系统由水平加载桩帽、球形卡具、钢丝索、可移动定滑轮、砝码组成。水平加载桩帽上设有槽口与导槽，用于连接卡套，在其外侧壁刻有角度盘，用于测量角度。卡套由两块锥形夹片和空心的球形卡具组成，用于固定钢丝索。所述数据采集系统由LVDT位移计和数据采集仪组成，所述计算机控制系统内带软件，可以记录和处理数据。