[发明专利]一种可实现桩基拉弯耦合的试验装置及方法

权利要求书

1.一种可实现桩基础拉弯耦合的试验装置，包括左右平行间隔设置的反力承台桩(1)、桩基础(2)以及反力桩(3)，在所述的反力承台桩(1)上固定有反力承台(4)，在所述的桩基础(2)下部支柱的侧壁上上下间隔固定有多个应变传感器(17)，所述的多个应变传感器的布置方式为上密下疏,多个应变传感器用于测量桩基础的轴向应变；在所述的桩基础的顶壁上通过竖直支架固定有水平位移传感器(15)，用于测量桩基础顶部的水平位移；在所述的桩基础(2)的顶壁上通过水平支架固定有竖向位移传感器(16)，所述的竖向位移传感器用于测量桩基础(2)的竖向位移；其特征在于：在所述的反力承台(4)上固定有反力墙(5)，所述的反力墙包括横截面为正多边形的外剪力墙，在外剪力墙的内部成十字形连接有内剪力墙，正多边形的边数为偶数且最小为4，最大为10,在所述的外剪力墙侧壁上开有多个锚栓孔；

在所述的外剪力墙侧壁和桩基础(2)侧壁之间沿水平方向上下间隔设置有上水平液压作动器(6)和下水平液压作动器(7)，所述的上水平液压作动器的右端与上水平液压作动器力传感器(8)的左端同轴线固定相连，所述的下水平液压作动器的右端与下水平液压作动器力传感器(9)的左端同轴线固定相连，所述的上水平液压作动器力传感器的右端以及下水平液压作动器力传感器(9)的右端分别与一个右侧铰接座(10-1)的转轴转动相连，两个所述的右侧铰接座固定在桩基础侧壁上，上水平液压作动器和下水平液压作动器的左端分别与一个左侧铰接座(10-2)的转轴转动相连，两个所述的左侧铰接座固定在外剪力墙侧壁上；

在所述的桩基础的顶壁上沿竖直方向设置有一个竖直液压作动器(11)，所述的竖直液压作动器(11)的下端与固定在桩基础(2)顶壁上的顶部铰接座(10-3)转动相连，在所述的竖直液压作动器顶壁上同轴线固定有一个竖直液压作动器力传感器(12)；一根沿水平方向设置的反力梁(13)的左右两端分别固定在外剪力墙以及反力桩(3)顶壁上，在所述的反力梁上套有滑动小车系统(14)；

所述的滑动小车系统(14)包括上下平行间隔设置的梁顶滑动小车(18)和梁底滑动小车(19)，所述的梁顶滑动小车(18)和梁底滑动小车(19)均包括沿水平方向设置的车板(20)，每个车板(20)的四角处分别开有一个锚孔，在梁顶滑动小车的车板下部以及梁底滑动小车的车板上部分别平行设置有一个滚轴板(21)，每一个滚轴板包括多根沿水平方向设置的滚轴，所述的滚轴的轴线方向与反力梁(13)的长度方向的轴线垂直设置；

多根所述的滚轴的两端分别转动连接在一根连杆上，两根连杆的两端分别通过弯杆与一个滑轮(22)转动相连，其中梁顶滑动小车(18)的四个滑轮(22)分别钩挂在梁顶滑动小车(18)的车板(20)的顶壁的前后边缘上，梁底滑动小车(19)的四个滑轮钩挂在梁底滑动小车(19)的车板的底壁的前后边缘上；所述的梁顶滑动小车(18)和梁底滑动小车的两个车板彼此上下对应的两个锚孔之间插有一根竖杆，每根所述的竖杆的上下两端分别设置有螺纹，每根竖杆的螺纹端分别与对应设置的车板通过调节螺栓(23)固定连接，其中前部的两根竖杆之间以及后部的两根竖杆之间分别通过斜撑固定相连；两个滚轴板(21)均能够通过滑轮(22)沿车板左右滑动，且两个滚轴板上的滚轴能够分别在反力梁(13)的顶壁和底壁上滑动；

在所述的梁底滑动小车(19)的车板(20)底壁上固定有前后间隔设置的两个连接环(24)，在所述的两个连接环之间固定连接有一根连接转轴(25)，所述的竖直液压作动器力传感器(12)的上端与连接转轴(25)转动相连。

2.一种采用权利要求1装置实现桩基拉弯耦合的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，试验预加载：通过竖直液压作动器(11)向桩基础(2)施加竖直向荷载至目标值，并保持不变；通过上水平液压作动器(6)与下水平液压作动器(7)向桩基础(2)施加一级水平向荷载进行预加载，持载设定时间后卸载，分别记录上水平液压作动器压力传感器(8)、下水平液压作动器压力传感器(9)、竖直液压作动器压力传感器(12)、水平位移传感器(15)、竖向位移传感器(16)和应变传感器(17)的初始读数；

第二步，正式加载：通过竖直液压作动器(11)向桩基础(2)缓慢施加竖直向荷载，通过上水平液压作动器(6)与下水平液压作动器(7)向桩基础(2)缓慢施加水平向荷载；加载时，按照设计加载要求每次施加一级荷载；加载过程中，实时记录上水平液压作动器压力传感器(8)和下水平液压作动器压力传感器(9)输出的水平向荷载数据、竖直液压作动器压力传感器(12)输出的竖直向荷载数据、水平位移传感器(15)输出的桩基础(2)的水平位移和竖向位移传感器(16)输出的桩基础(2)的竖直向位移，同时通过应变传感器(17)测量桩基础(2)的轴向应变并记录数据；

第三步，试验终止：随着荷载的增加，当达到某一级恒定荷载时，桩基础(2)水平向位移急剧增加，变位速率逐渐加快，地基土出现明显的斜裂缝或已达到试验要求的最大荷载或最大位移，试验即终止。