[发明专利]桩基室内模型试验方法

摘要

本发明公开了桩基室内模型试验方法，属于岩土工程室内模型试验研究领域。本发明采用的技术方案是桩基室内模型试验方法，该方法通过多功能自平衡加载模型试验箱实现，该模型箱由反力加载系统和模型箱箱体两大系统组成。加载模式的转变十分方便，第一水平加载模式转变至第二水平加载模式仅须调整相应的螺母和加载模块的位置即可；水平加载模式转变为竖向加载模式仅须将反力架整体拆下并连接至箱体竖向连接件，然后调整各相应的螺母和加载模块的位置即可。本方法能够降低试验成本，加快试验进度，提高试验数据的可靠性。

主权项

1.桩基室内模型试验方法，该方法通过多功能自平衡加载模型试验箱实现，该模型箱由反力加载系统和模型箱箱体两大系统组成，该模型箱箱体由型钢通过焊接和螺栓连接的方式组成；反力加载系统包括双向液压千斤顶(1)、力传感器(2)、油路管(3)、螺杆(4)、反力梁(5)、高强度螺母(6)、垫片(7)、高强度螺杆(9)和高强度螺栓(14)；其中反力梁(5)分为竖向反力梁和水平向反力梁，模型箱箱体通过四根水平的高强螺杆(9)和高强螺母(6)分别与两根水平向反力梁连接，竖向反力梁支撑于两根水平向反力梁上，支撑处使用高强螺杆(9)和高强螺母(6)拧紧，高强螺杆(9)和高强螺母(6)之间设有垫片(7)；加载模块通过螺杆(4)和高强度螺母(6)固定至竖向反力梁(5)上；竖向反力梁和水平向反力梁上设有高强度螺栓(14)；双向液压千斤顶(1)安装在竖向反力梁的中间，双向液压千斤顶(1)的顶杆与模型箱箱体上的刚性加载板(8)相对应；双向液压千斤顶(1)与油路管(3)连接，双向液压千斤顶(1)上设有力传感器(2)；模型箱箱体包括刚性加载板(8)、箱体水平连接件(10)、箱体竖向连接件(11)、箱体框架(12)、可拆卸加劲梁(13)、可拆卸后挡板(15)、不可拆卸侧挡板(16)和不可拆卸前挡板(17)；刚性加载板(8)设置在箱体框架(12)的前侧，箱体水平连接件(10)、箱体竖向连接件(11)与箱体框架(12)通过焊接连接，箱体框架(12)与挡板、可拆卸加劲梁(13)通过螺栓连接，箱体框架(12)与刚性加载板(8)无连接；可拆卸后挡板(15)、不可拆卸侧挡板(16)和不可拆卸前挡板(17)沿箱体框架(12)的后部、侧部和前部布设；其特征在于：具体实施方法如下：S1、从桩基的工程场地取有代表性的土壤材料，使用指定孔径的筛子筛除土壤材料中过大粒径的土颗粒，得到满足模型试验要求的土壤材料；S2、使用喷壶对过筛后的土壤材料均匀喷水，调配至指定含水量，覆盖、保湿，保证含水量均匀；S3、按‘相似比例’确定模拟桩的钢管直径、壁厚和桩长；S4、将模拟桩的钢管沿轴线对中剖开得到两个管片，分别在两个管片内壁上对称粘贴应变片、焊接导线，使用数字万用表检测应变片的粘贴是否合格，若不合格，重复操作直至合格；应变片检测合格后在其上覆盖塑料薄膜并涂环氧树脂保护应变片；S5、将模拟桩的每根钢管的两个管片重新拼合，使用铁丝临时固定，并焊接成整体；焊接时注意保护导线和应变片，导线从模拟桩的钢管一端捋出；S6、安装下部的可拆卸后挡板(15)和下部的可拆卸加劲梁(13)，在模型箱内按要求的密实度将含水量符合试验要求的土壤材料分层制作地基模型，在预定位置埋入模型桩；S7、当地基模型高度接近下部的可拆卸后挡板(15)的顶部高度时，安装上部的可拆卸后挡板(15)、中/上部的可拆卸加劲梁(13)和刚性加载板(8)，继续完成地基模型制作；S8、浇筑1:3早强水泥砂浆将各根模型桩的桩头连接在一起，模拟桩基的承台，当承台养护至设计强度后再进行加载；S9、水平加载时，将高强度螺杆(9)插入箱体水平连接件(10)并拧紧螺母；竖向加载时，将高强度螺杆(9)插入箱体竖向连接件(11)并拧紧螺母；S10、拼装反力架，并安装加载模块；S11、调整加载模块至加载位置；S12、安装位移传感器，然后连接设备仪器，并进行调试；S13、按照桩基水平或竖向承载力的试验方案进行分级施加荷载，并整理试验数据；S14、拆除位移传感器、加载模块和反力架；S15、拆除全部可拆卸加劲梁(13)和全部可拆卸后挡板(15)，出土、清理，准备下一组试验。