[发明专利]一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置及其试验方法

说明书

一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置及其试验方法，属于岩土地震工程技术领域。竖向加载装置上端与反力架上横梁滑动连接，竖向加载装置下端与钢制外套上端面连接，桩帽固定在钢制外套内，桩身埋入至叠层剪切模型箱内，叠层剪切模型箱底部固定在饱和土体液化激励装置上，水平循环加载装置与反力架对应的竖梁滑动连接，水平循环加载装置通过钢制外套与桩帽连接，模型箱加载装置与反力架相对应的竖梁滑动连接；模型箱加载装置工作时，模型箱加载装置与叠层剪切模型箱相对应的框体可拆卸连接，竖向加载装置、水平循环加载装置、模型箱加载装置以及饱和土体液化激励装置分别通过数据线与计算机相连。本发明用于液化场地桩基复合受力机制模拟。

技术领域

本发明属于岩土地震工程技术领域，具体涉及一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置及其试验方法。

背景技术

一些重大的工程中在进行基础工程方案选择中都会出现桩基础，桩基础在减小基础沉降量、抗震性能和综合造价等方面都具有显著的优势。但是，在一些工程实践中桩基础也会出现各种各样的问题，例如在边坡工程、港口海岸及近海工程和高速铁路工程等领域，根据过去的统计资料出现过倾斜场地发生液化以后，已经液化的土体会推动桩基础，在竖向荷载与液化土体对桩的复合受力作用下桩会发生弯曲破坏和屈曲失稳破坏。研究桩-土相互作用的加载装置种类很多，但是都无法很好的模拟桩-土相互作用的实际受力状态，其中层叠剪切模型箱应用最为广泛。因此，研究出一种可以模拟液化土体侧向流动对桩基础的受力性能的影响试验装置对研究桩的破坏机理至关重要。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置，以解决现有试验装置无法模拟饱和土体液化以后发生侧向大变形时桩基的复合受力状态的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种液化场地桩基复合受力机制模拟试验方法，以解决探究桩基础复杂受力条件下的破坏模式和机制。

本发明通过位于层叠剪切模型箱底部的饱和土体液化激励装置中的偏心激振器在计算机控制下发生振动使土体发生液化，通过连接在桩帽处的水平激振器对桩基础施加循环荷载来模拟地震对桩的循环作用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

方案一：本发明的一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置，包括反力架、叠层剪切模型箱、模型箱加载装置、水平循环加载装置、竖向加载装置、饱和土体液化激励装置及钢制外套；

所述反力架的下端固定在钢底板上，所述竖向加载装置设置在反力架内，竖向加载装置的上端与反力架的上横梁滑动连接，竖向加载装置的下端与钢制外套的上端面连接，所述桩帽固定在钢制外套内，桩身埋入至叠层剪切模型箱内，所述叠层剪切模型箱底部固定在饱和土体液化激励装置上，所述饱和土体液化激励装置固定在钢底板上，所述水平循环加载装置与反力架对应的竖梁滑动连接，水平循环加载装置通过钢制外套与桩帽连接，所述模型箱加载装置与反力架相对应的竖梁滑动连接；模型箱加载装置工作时，模型箱加载装置与叠层剪切模型箱相对应的框体可拆卸连接，带动叠层剪切模型箱相对应的框体水平移动；竖向加载装置、水平循环加载装置、模型箱加载装置以及饱和土体液化激励装置分别通过数据线与计算机相连。

方案二：本发明的一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置，包括反力架、叠层剪切模型箱、模型箱加载装置、水平循环加载装置、砝码、饱和土体液化激励装置及钢制外套；

所述反力架的下端固定在钢底板上，桩帽固定在钢制外套内，桩身埋入至叠层剪切模型箱内，所述砝码置于桩帽的上端面上，所述叠层剪切模型箱底部固定在饱和土体液化激励装置上，所述饱和土体液化激励装置固定在钢底板上，所述水平循环加载装置与反力架对应的竖梁滑动连接，水平循环加载装置通过钢制外套与桩帽连接，所述模型箱加载装置与反力架相对应的竖梁滑动连接；模型箱加载装置工作时，模型箱加载装置与叠层剪切模型箱相对应的框体可拆卸连接，带动叠层剪切模型箱相对应的框体水平移动；水平循环加载装置、模型箱加载装置以及饱和土体液化激励装置分别通过数据线与计算机连接。