[发明专利]一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置及试验方法

说明书

一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置及试验方法，装置：两个竖直反力梁设置在下部支撑装置的两侧，水平反力梁固接在两个竖直反力梁之间；试验箱体上端开口，内部装有试验土体，下端固接在下部支撑装置上部，并在上部设有承载钢板，其两个侧壁上开设有圆孔；试验桩模型通过一对圆孔贯穿试验箱体；水平推移装置和位移传感器相对地安装在试验桩模型两端的外侧，水平推移装置的伸缩端与试验桩模型的一端固接；竖向加载装置与水平反力梁固接，其伸缩端与承载钢板的上端中心固接。方法：组装；竖向加载机构施加竖向荷载；水平推移机构施加水平荷载；记录参数并绘制特性曲线。本发明可研究不同土质，不同竖向荷载条件下桩身与土体之间的摩擦特性。

技术领域

本发明属于桩和土界面力学特性技术领域，具体是一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置及试验方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，高层建筑以及大规模的桥梁等建筑物日益增多，这对于基础的承载要求也越来越高。当天然的土层不能满足上部荷载的需求时，往往需要采用桩基础来代替浅基础，从而依靠桩侧摩阻力和桩端阻力承受上部的荷载。桩侧摩阻力的有效发挥与桩土之间界面的滑移联系紧密，因此研究桩基与土层之间的滑移具有重要意义。

我国现有的桩-土界面性能试验多采用直剪仪进行，常规的直剪仪尺寸较小，套箍效应明显，无法准确模拟桩基在土层中的工作状态，造成的误差影响试验结果的可信度，使得目前桩-土界面力学特性研究精度不高，亟待改善。因此，急需发明构造简单，安装方便，通用性强的模拟桩-土界面工作性能的试验系统，以开展桩和地基土界面力学性能的试验研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，该装置能准确模拟桩基在土层中的工作状态,能有效提高桩和土界面力学特性研究精度，同时，其结构简单，便于安装，且具有较强的通用性。

为了实现上述目的，本发明提供一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，包括固定连接在地面上的下部支撑装置、电控系统、竖直反力梁、水平反力梁、试验箱体、试验桩模型、水平推移机构和竖向加载机构；

所述电控系统包括计算机、位移传感器、设置在水平推移机构内的荷载传感器和设置在竖向加载机构内的荷载传感器；计算机分别与水平推移机构的驱动器、竖向加载机构的驱动器、位移传感器、水平推移机构内的荷载传感器和竖向加载机构内的荷载传感器连接；

所述竖直反力梁的数量为两个，且相对设置在下部支撑装置的左右两侧，竖直反力梁的下端均固定连接在地面上，水平反力梁的两端分别与两个竖直反力梁的上端内侧固定连接；

所述试验箱体的上端为敞口式结构，试验箱体的下端与下部支撑装置的上端固定连接，试验箱体的内部装载有试验土体，并于试验土体的上方设置有纵向可移动地穿出试验箱体的上开口端的承载钢板，试验箱体的左右两个侧壁上相对地开设有尺寸与试验桩模型相适配的一对圆孔；

所述试验桩模型横向贯穿试验箱体及试验土体，其两端分别由一对圆孔延伸到试验箱体左右两端的外侧；

所述水平推移机构和位移传感器相对地设置在试验桩模型两端的外侧，水平推移机构具有固定端和相对于固定端可伸缩的伸缩端，水平推移机构的固定端与一个竖直反力梁的内侧固定连接，水平推移机构的伸缩端与试验桩模型的一端固定连接，位移传感器与另一个竖直反力梁的内侧固定连接，且与试验桩模型的另一端相配合；

所述竖向加载机构具有固定端和相对于固定端可伸缩的伸缩端，竖向加载机构的固定端与水平反力梁的下端固定连接，竖向加载机构的伸缩端与承载钢板的上端中心区域固定连接。

进一上，为了便于组装和拆卸，所述试验箱体与下部支撑装置通过连接螺栓A固定连接；下部支撑装置通过连接螺栓B与地面固定连接。