[发明专利]一种模型桩室内试验组合荷载施加装置及方法

说明书

本发明公开了一种模型桩室内试验组合荷载施加装置及方法，预先埋设在模型槽内土体中的模型桩，模型槽两端设有纵向槽钢，纵向槽钢通过连接件连接水平放置的口型构件；口型构件上固定一个竖向加载的滑轮；模型桩上贯穿一根与口型构件丝杆平行的螺杆，螺杆两端通过竖向加载钢丝绳连接竖向加载装置；在模型桩的钢套筒上通过水平加载钢丝绳绕过竖直放置的口型构件上的水平加载的滑轮连接水平加载装置；通过旋拧水平放置的口型构件和竖直放置的口型构件非加载端的花篮螺栓，控制竖向加载的滑轮和水平加载的滑轮滑动，对模型桩施加竖向和水平荷载。本发明为模型桩在组合荷载作用下的室内试验提供一种提高试验精度的加载的装置。

技术领域

本发明涉及模型试验领域，具体涉及一种模型桩室内试验组合荷载施加装置和一种模型桩室内试验方法。

背景技术

桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着生产水平的提高和科学技术的发展，桩基的类型、工艺、设计理论、计算方法和应用范围都有了很大的发展。但是，现阶段工程实践中对于桩基在组合荷载作用下的承载变形性状研究多采用荷载分算的方法，将竖直荷载和水平荷载分开计算来探索桩基承载性状。由于缺乏对荷载之间施加顺序、施加方式等的考虑，使得研究存在一定安全隐患。鉴于原位试验有其难以克服的局限性，而模型试验可以根据需要较精确的设定和控制边界条件、桩土材料特性、组合荷载的施加顺序和竖直荷载与水平荷载的占比在研究桩-土相互作用时具有较清的针对性和目的性，获得的信息远比原位试验和静载试验多，还可以来验证数值模拟分析，所以部分学者开始着手研究桩基在室内模型试验中的承载特性，从而为工程实践提供参考。然而有些学者在研究组合荷载作用下的桩基承载特性模型试验时，多采用反力梁和千斤顶施加荷载，而千斤顶施加荷载最大的缺点是需要不断的补压，这将导致荷载施加不稳定，并且使试验复杂性增加；同时，反力梁和千斤顶等构件由于体积较大，会影响实验者清楚地观察模型试验变化过程，所以特设计此加载装置以便能更好的为模型试验服务。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于完善现有组合荷载作用下桩土相互作用研究方法，并为模型桩在组合荷载作用下的室内试验提供一种加载的装置和试验方法。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，包括模型槽和预先埋设在模型槽内土体中的模型桩；所述模型槽上架设有一对纵向槽钢，在所述纵向槽钢上通过花篮螺栓连接一个水平放置的口型构件；口型构件上固定一个竖向加载的滑轮；所述模型桩上贯穿一根与口型构件丝杆平行的螺杆，螺杆两端通过竖向加载钢丝绳分别绕过一对口型构件的竖向加载的滑轮和一对纵向槽钢端部的滑轮，分别连接左、右竖向加载装置；在所述模型桩的钢套筒上套有一根水平加载钢丝绳，水平加载钢丝绳的一端绕过固定在纵向槽钢中部竖直放置的口型构件上的水平加载的滑轮连接水平加载装置；

通过旋拧水平放置的口型构件非加载端的花篮螺栓，控制竖向加载的滑轮滑动，对所述模型桩施加竖向荷载；

通过旋拧竖直放置的口型构件非加载端的花篮螺栓，控制水平加载的滑轮滑动，对所述模型桩施加水平荷载。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

优选的，所述水平加载钢丝绳上设有拉压传感器。

优选的，所述纵向槽钢的两侧通过螺栓连接有U型钢片，U型钢片与纵向槽钢相邻螺栓连接段之间构成封闭滑槽，竖向加载的滑轮仅在所述封闭滑槽内发生水平滑动。

优选的，所述口型构件为两个钢片将丝杆和滚轴固定形成的方框结构，在滚轴上设有滑轮，在丝杆上设有套轴，其中滑轮用于钢丝绳通过，套轴用于连接花篮螺栓。

优选的，所述模型桩套在钢套筒内，模型桩上方放置一个透明玻璃材质的测沉降平台。

优选的，所述水平加载装置连接端的水平加载钢丝绳和竖向加载装置连接端的竖向加载钢丝绳上均设有钢丝绳扣具。