[发明专利]砂土中倾斜偏心荷载下测定群桩极限承载力的模型试验装置及方法

说明书

本发明提出一种砂土中倾斜偏心荷载下测定群桩极限承载力的模型试验装置及方法，该装置以模型箱为基础，所述模型箱内设有多个带有切口的模型管桩，所述模型管桩内设有应变片，所述模型管桩的上部外侧套设有试验承台，所述试验承台下方落砂土；模型管桩顶端的管桩侧面和试验承台的底板的接触处通过热熔胶固定粘连，构成模型群桩抗拔试验装置；所述模型管桩的顶部和所述试验承台的顶板之间浇筑高强度石膏，构成模型群桩抗压试验装置。本发明的研究具有结构简单、操作便捷、适用范围广、可循环使用的优点，可以方便地进行各类模型群桩在倾斜荷载下的受力变形规律研究。

技术领域

本发明涉及偏心荷载下群桩受力分析技术领域，尤其涉及一种用于对偏心荷载下群桩受力进度模拟试验的装置及方法。

背景技术

近年来，随着中国桥梁建设及高层建筑的迅速发展，偏心荷载下的群桩的受力分析已经成为工程界关注的热点和难点之一。

在群桩模型试验过程中，受限于砂土的密实度，模型管桩的孔径、壁厚及桩长的影响，群桩很难直接打入模型砂土中，若是将模型群桩和承台直接预制成整体，则自上而下直接将群桩打入砂土中，首先是需要较大的冲击力，其次是在打入过程中会由于冲击力的作用强烈扰动桩周围土体，再者是难以保证群桩的垂直度及水平度。

现有技术中的关于偏心荷载下的桩的研究都是基于单桩，例如，Meyerhof, G. G.通过松砂和软土中垂直偏心和中心倾斜荷载下的单桩模型试验揭示了刚性单桩的承载力理论；以及，通过对层状砂中柔性桩和小型群桩的模型试验研究指出：桩的极限承载力和荷载的偏心大小、荷载倾角和上覆土层厚度有关；又如，通过对层状砂中柔性桩和小型群桩的模型试验研究指出：桩的极限承载力和荷载的偏心大小、荷载倾角和上覆土层厚度有关；且文献中仅揭示了试验结果，并未公布相关试验装置及方法。

因此需要寻求一种切实可靠的适用于群桩的偏心荷载下的受力研究理论和方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种砂土中倾斜偏心荷载下测定群桩极限承载力的模型试验装置及方法，本发明的研究具有结构简单、操作便捷、适用范围广、可循环使用的优点，可以方便地进行各类模型群桩在倾斜荷载下的受力变形规律研究。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明首先提出一种砂土中倾斜偏心荷载下测定群桩极限承载力的模型试验装置，该装置以模型箱为基础，所述模型箱内设有多个带有切口的模型管桩，所述模型管桩外侧设有应变片，所述模型管桩的上部外侧套设有试验承台，

所述模型管桩顶端的管桩侧面和试验承台的底板的接触处通过热熔胶固定粘连，构成模型群桩抗拔试验装置；所述模型管桩的顶部和所述试验承台的顶板之间浇筑高强度石膏，构成模型群桩抗压试验装置。

需要说明的是，在本发明中所指的模型箱，也即常规受力试验所使用的模型箱，模型箱能够满足装载砂土以及试验装置的大小要求即可，不许对模型箱做出改进，模型箱可以根据实际需求确定是否需要封闭。

在本发明中所使用的模型群桩可以是由现有技术中的单桩结构组成，单桩结构通常包括中空的桩体，桩体外壁贴有应变片，本发明不改变桩体内的应变测量结构，本发明提供的是一种群桩受力试验装置和方法的设计。

进一步地，所述模型群桩抗拔试验装置能够保证所述模型管桩在试验受拉力过程中不会脱离承台底板，起到抗拔作用。

进一步地，所述模型群桩抗压试验装置能够保证所述模型管桩在试验受压过程中均承受来自上部承台顶板的力，和实际工程相符。

进一步地，包括桩孔定位板，所述桩孔定位板上设有多个与所述模型管桩的大小位置对应的预留桩孔，所述桩孔定位板与所述模型箱的内部截面大小一致。