[实用新型]一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置

说明书

本实用新型提供一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，包括模型箱，模型箱中自底向上分层填筑地基土，地基土中埋设有桩，它还包括位于桩顶上方的竖向加载承载板、限制竖向加载承载板水平向位移的四根支撑杆和位于竖向加载承载板与桩之间的桩顶套件；竖向加载承载板与支撑杆通过螺帽固定连接，支撑杆通过竖向滚轴连接于模型箱的外侧壁上，且支撑杆通过滚轴作用连同承载板一起仅发生竖向位移；桩顶套件采用H形钢质套环，以对桩顶起到水平滑移约束作用；该装置通过插入反转后承载板的预留孔洞模拟桩顶嵌固约束。本实用新型可以模拟桩顶水平滑移约束和嵌固约束，更加贴近实际的模拟工程中桩身受力与变形，增加桩基模型试验的多样化和便捷性。

技术领域

本实用新型涉及岩土模型试验技术领域，特别是一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置。

背景技术

桩基模型试验是通过室内有限尺寸模型来揭示实际工程桩基的受力特种，以指导实际桩基工程的设计与施工，是桩基力学性能分析的重要手段，具有试验条件可控、可考虑因素多样化和试验成本经济等技术优势，在桩基工程科研与施工设计中被广泛应用。然而，目前的桩基模型试验中桩顶多采用焊接固定或自由变形，极少考虑桩顶约束条件的影响，这与实际工程中桩顶的受力与变形情况是不相符的。

尤其近年来随着基础设施建设的迅速发展，在既有桩基附近堆载的工况经常出现，势必引起既有桩基的水平被动受荷，使得桩基的承载性状发生明显改变，极易引发工程事故。然而，与新建桩基可采用现场载荷试验来揭示桩基受力特性不同，此类桩大多在前期设计时为竖向承载桩，后期使用时由于遇到不平衡堆载而被动侧向受荷，基本无法采用传统现场载荷试验分析其受力特征，该工况下室内模型试验具有明显的技术优势，但截至目前，对这种堆载作用下考虑周围土体移动影响的被动桩受力性状研究相对薄弱，尤其是对存在桩顶约束的既有桩基的研究近乎空白，目前开展的被动桩载荷模型中并没有考虑到桩顶约束的影响。

实用新型内容

为解决上述现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，该装置为了在桩基模型试验中能够更贴合工程实际的考虑桩顶约束的影响，增加了桩基模型试验的多样化和便捷性。

为实现上述目的，本实用新型的采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，包括模型箱，模型箱中自底向上分层填筑地基土，地基土中埋设有桩，它还包括位于桩顶上方的竖向加载承载板、限制竖向加载承载板水平向位移的四根支撑杆和位于竖向加载承载板与桩之间的桩顶套件；所述竖向加载承载板与支撑杆通过螺帽固定连接，支撑杆通过竖向滚轴连接于模型箱的外侧壁上，且支撑杆通过滚轴作用连同承载板一起仅发生竖向位移；桩顶套件采用H形钢质套环，以对桩顶起到约束作用。

根据上述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，所述竖向加载承载板采用钢板，竖向加载承载板的四角处分别设有直径与支撑杆直径相同的孔洞，竖向加载承载板的中心处设有直径与桩顶套件外壁直径相同的凹口，当凹口向上时，凹口内设置钢质垫块，垫块直径与凹口直径相同，厚度与凹口深度相同。

根据上述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，所述支撑杆的上部设有外螺纹，支撑杆的上部穿过竖向加载承载板四角处的孔洞通过上下螺帽与竖向加载承载板固定，支撑杆的下部穿过2个竖向滚轴。

根据上述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，所述竖向滚轴内芯中空，竖向滚轴的内壁直径与支撑杆直径相同，竖向滚轴的内壁外侧为4组钢质滚珠及润滑油填充，竖向滚轴的使得支撑杆可竖向自由位移；所述竖向滚轴通过底座与模型箱焊接固定，竖向滚轴可限制支撑杆的水平向位移。

根据上述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，通过在所述桩顶套件上部凹口内设置钢质滚珠及其填充润滑油来模拟桩顶水平滑移约束条件，通过将竖向加载承载板翻转，取出中心垫块，将桩顶套件嵌入竖向加载承载板凹口来模拟桩顶嵌固约束。