[实用新型]温控桩‑土界面直剪试验装置

摘要

本实用新型涉及一种温控桩‑土界面直剪试验装置，包括龙门架、侧向常劲度加载系统、桩‑土界面模拟系统、水循环温控系统、法向加载系统、数据采集系统六大部分。龙门架主要为其他系统提供反力支撑点;侧向常劲度加载系统包括反力架、弹簧固定板、弹簧、弹簧导杆、加载板;桩‑土界面模拟系统包括桩周土体盒、桩体盒;水循环温控系统包括恒温水箱、加热器、制冷器、循环水泵、导水管、阀门、流量计、温度传感器;法向加载系统主要指伺服液压加载。本装置可进行温度场变化时桩‑土界面附加温度应力监测试验及冷热循环工后桩‑土界面抗剪能力的变化规律等的试验，进而分析能源桩承载性能影响因素。

主权项

一种温控桩‑土界面直剪试验装置，其特征在于，由龙门架、侧向常劲度加载系统、桩‑土界面模拟系统、水循环温控系统、法向加载系统、数据采集系统六大部分组成；龙门架的主要作用是为本装置中的其他系统提供反力支撑点，左侧壁上有滑动轨道；侧向常劲度加载系统包括反力架、弹簧固定板、弹簧、弹簧导杆、加载板，用于模拟桩侧未受热交换扰动的弹性土压力，反力架长度为900mm，由四根直径为20mm带螺纹的圆柱形钢杆组成，并且刚性固定在龙门架的左侧壁上；弹簧固定板尺寸为1300mm×700mm×20mm的钢板，四角钻孔后通过螺帽固定在反力架上，可实现左右移动时弹簧生成不同压缩量以控制侧向荷载的大小；弹簧穿过光滑的弹簧导杆以4×2的矩阵形式布置在弹簧固定板上，并通过固定在弹簧导杆左端的加载板将侧向常劲度荷载传递到土层中；加载板尺寸为1000mm×400mm×10mm的钢板；桩‑土界面模拟系统包括桩周土体盒、桩体盒，用于模拟桩‑土界面；桩周土体盒内径尺寸为1000mm×400mm×300mm，左右开口，其余面使用厚20mm的钢板组装而成，其中前、后侧钢板均通过螺栓连接到上下两端的钢板上实现可拆卸，以便于桩体盒内混凝土板的更换,桩周土体盒内可分层铺设试验土样；桩体盒为钢质长方体凹槽,凹槽左侧面钢板上有两条导轨槽，导轨槽与龙门架左侧壁上的滑动导轨相契合，凹槽尺寸为900mm×400mm×150mm，内部放置的混凝土板尺寸为800mm×400mm×150mm,凹槽上下两端各有100mm高的光滑段作为桩周土体盒与桩体盒之间接触面；水循环温控系统包括恒温水箱、加热器、制冷器、循环水泵、导水管、阀门、流量计、温度传感器，用于模拟地热交换中桩体的升温和降温过程；恒温水箱内包括两个水槽，四周包裹保温层，水槽下部分别连接加热器和制冷器；循环水泵为保证水在导水管及水循环管中循环流动提供动力；导水管靠近循环水泵接口附近处设置排气阀门用于调节循环水流速的稳定性，流量计用于控制流速大小；导水管靠近水循环管进、出口附近处均设置温度传感器，通过进、出口温度及循环水流速控制混凝土板的加热及降温；法向加载系统采用伺服液压加载，用于研究桩‑土界面冷热循环工后抗剪变化规律，伺服液压系统能灵敏的实时监测桩‑土界面的滑动位移和法向推力，液压缸和加载点应对准桩体盒的中心处并固定在龙门架横梁上；数据采集系统包括桩‑土体系温度、应力、应变传感器和解调仪一台，用于监测试验过程中混凝土板和桩周土温度分布及应力、应变的变化规律，传感器可布置在混凝土板距离桩‑土界面40mm的平面内、混凝土板表面、试验土样距离桩‑土界面30mm的平面内；应力、应变传感器需使用温度补偿型传感器。