[发明专利]一种劲性复合桩承载力测试的试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于：包括垫环、垫块、高强内芯、水泥土外芯、模拟土层、压力机、位移计、数据存储系统、数据线；所述位移计通过数据线与数据存储系统连接，所述压力机通过数据线与数据存储系统连接；

所述压力机包括加载系统、压力机支架，其中压力机支架包括支架底板和上部支撑框架，支架底板为圆形结构，支架底板的材质为铸铁，洛氏硬度为50-60HRC，上部支撑框架为高硬度合金材质，抗弯强度大于300kN/mm²；

所述模拟土层的直径应大于或等于水泥土外芯直径的3倍，模拟土层的种类应选择层状的软土或中硬土，模拟土层的标准贯入试验击数N值不超过80。

2.根据权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于，所述垫环的材质为铸铁，洛氏硬度为40-50HRC，垫环的外径大于或等于模拟土层的直径，垫环的内径大于或等于高强内芯的直径，且垫环的内径大于高强内芯的直径的部分不超过水泥土外芯直径与高强内芯直径之差的一半，垫环的高度为5-10cm。

3.根据权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于，所述垫块的材质为铸铁，洛氏硬度为40-50HRC，垫块的直径小于或等于高强内芯直径，且垫块的直径小于高强内芯直径的部分不超过高强内芯直径的八分之一，垫块的高度为5-10cm。

4.根据权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于，所述高强内芯的材质为混凝土，且混凝土强度等级不小于C50。

5.根据权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于，所述水泥土外芯的组成材料为普通硅酸盐水泥、土体、膨胀剂、水，其中，普通硅酸盐水泥的含量占整个劲性复合桩体积的10%-20%，膨胀剂的掺入量为水泥掺入量的0%-10%，水的掺入量为整个劲性复合桩体积的5%-20%，水泥土的无侧限抗压强度大于等于10MPa。

6.根据权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于，所述位移计为两组，每组两个，第一组安装在紧贴垫块的正方形刚性钢片上，两个位移计关于垫块中心点对称分布；第二组安装在紧贴水泥土外芯的正方形刚性钢片上，两个位移计关于水泥土外芯的中心点对称分布，刚性钢片的厚度为1-3mm，刚性钢片的边长为3-5cm，所述位移计的精度为0.001mm，量程不小于100mm。

7.根据权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，其特征在于，所述模拟土层的种类可以是层状的单一淤泥质土、人工填土、粉黏土、红黏土、粉细砂、粗中砂或是多种土体的组合。

8.一种劲性复合桩承载力测试的试验装置使用方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种劲性复合桩承载力测试的试验装置，当劲性复合桩制备完成以后，采用如下方法进行试验：

步骤1：选取压力机，压力机的移动速度为0.01mm/min-100mm/min，压力机中的加载系统采用数控液压驱动，其移动行程应不小于10cm，压力机可施加的最大荷载不小于1000kN；

步骤2：检查压力机的工作状态，检查数据线与位移计的连接情况；

步骤3：将垫环放置在压力机底座上，使垫环中心与压力机底座中轴线重合；

步骤4：将劲性复合桩放置在垫环之上，使劲性复合桩的中轴线与垫环中心重合；

步骤5：将垫块放置在劲性复合桩之上，使垫块中心与劲性复合桩中轴线重合；

步骤6：安装位移计，使4个位移计处于同一竖直平面内；

步骤7：开启压力机，在加载系统与劲性复合桩接触之前，加载系统的移动速度为5-20mm/min，待加载系统与劲性复合桩之间的距离为0.1-0.5cm时，将加载系统的移动速度降低为1-2mm/min，待加载系统与劲性复合桩接触时，将加载系统的移动速度降低为1mm/min；

步骤8：竖向预压、正式加载，当加载系统施加的竖向应力为0.2MPa时，保持竖向压力不变，开始正式加载，正式加载速度为0.02mm/min-1mm/min，通过数据存储系统记录加载系统的压力，即高强内芯与水泥土外芯之间的侧摩阻力；

步骤9：当侧阻力达到峰值后急剧下降，侧阻力降至峰值时刻的50%-80%时，或当高强内芯与水泥土外芯发生相对错动，错动距离大于2cm时，停止加载；

步骤10：对加载系统进行卸荷，当加载系统与劲性复合桩脱离后，取出试样留存，并对试验数据进行整理，获取侧阻力随位移变化的曲线图。