本實用新型涉及一種樁基礎(chǔ)模型試驗裝置，特別涉及一種下壓靜載作用下的樁基礎(chǔ)承載特性模型試驗裝置。

背景技術(shù)：

樁基礎(chǔ)和常規(guī)鉆孔灌注樁相比，具有承載力較高、施工場地小、施工速度快、對土層適應(yīng)性強、布置形式靈活等優(yōu)點，在輸電桿塔、基坑支護、舊房改造、防洪堤壩加固、建筑物加固等工程領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

對于樁基礎(chǔ)抗壓承載特性方面的研究，主要有現(xiàn)場試驗和室內(nèi)模型試驗的方式。雖然現(xiàn)場試驗?zāi)軌蜉^好地反映工程實際情況，但由于受場地空間有限、工期緊張、儀器設(shè)備埋設(shè)困難、費用較為昂貴等因素的限制而無法得到廣泛的應(yīng)用。而室內(nèi)模型試驗可以針對工程主要問題的主要方面開展有針對性的、可重復(fù)性的研究來彌補現(xiàn)場試驗的不足，從而成為研究和指導(dǎo)設(shè)計、解決實際工程問題的有效方法之一。鑒于上述原因，進行室內(nèi)模型試驗顯得尤為重要。

樁抗壓承載特性室內(nèi)模型試驗的關(guān)鍵技術(shù)在于如何對模型樁進行簡單快捷且有效的加載，而傳統(tǒng)的樁基模型試驗裝置，豎向下壓荷載通常通過堆載或千斤頂和反力梁配合施加，千斤頂油壓不穩(wěn)定，無法長時間維持荷載，量程對于樁基礎(chǔ)模型試驗荷載來說太大，無法準確進行加載，而且未設(shè)置樁頂豎向位移的測量裝置，使得試驗結(jié)果不能夠準確地反映實際情況。因此設(shè)計一種制作簡單、加載簡捷、模型樁受荷穩(wěn)定、能夠有效和精確地測得樁頂豎向位移隨豎向下壓荷載的變化從而得到樁抗壓承載特性的模型試驗裝置是一項非常有意義的工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決目前樁基礎(chǔ)模型試驗裝置存在的技術(shù)缺陷，本實用新型提供一種適用范圍廣、加載方式簡捷、準確度較高的下壓靜載作用下的樁基礎(chǔ)承載特性模型試驗裝置。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種下壓靜載作用下的樁基礎(chǔ)承載特性模型試驗裝置，其組成包括模型箱、樁基礎(chǔ)模型、豎向下壓加載系統(tǒng)和測量裝置；

為了便于觀察試驗狀態(tài)，確保模型箱的強度，模型箱是上方開口的加肋鋼制箱體，其外設(shè)有槽鋼加強箍，內(nèi)部安放有樁基礎(chǔ)模型。所述模型箱由加肋鋼板制成，模型箱外設(shè)置有上下兩層槽鋼加強箍，模型箱內(nèi)上部開口處橫向設(shè)置有一條槽鋼加強箍，縱向平行設(shè)置有兩條槽鋼加強箍。

所述豎向下壓加載系統(tǒng)的組成包括加載杠桿組件、豎向?qū)к壓晚来a；樁基礎(chǔ)模型與加載杠桿組件連接，并設(shè)置在模型箱內(nèi)；所述加載杠桿組件包括加載杠桿、加載桿、固定鉸支座、鋼絲線和砝碼盤，為了維持豎向下壓加載方向的穩(wěn)定性，同時使整套下壓加載系統(tǒng)可拆卸，加載桿頂端與加載杠桿通過螺栓鉸接的連接方式相連接，加載杠桿的支點一端通過螺栓鉸接的連接方式與固定鉸支座相連接，固定鉸支座固定焊接在模型箱外上層的槽鋼加強箍上，加載杠桿的另一端設(shè)置有預(yù)留孔，鋼絲線一端穿過加載杠桿的預(yù)留孔與加載杠桿相連接，鋼絲線另一端與砝碼盤連接，且鋼絲線保持豎直方向；砝碼施加于砝碼盤上；所述樁基礎(chǔ)模型與加載桿底端相連接;

所述測量裝置包括測量樁頂豎向沉降量的千分表和千分表支架。

所述模型箱內(nèi)橫向設(shè)置的槽鋼加強箍中部豎直開設(shè)有豎向?qū)к?，所述加載桿穿過豎向?qū)к墐?nèi)部，且能夠沿豎向?qū)к壴谪Q直方向上下運動。

所述樁基礎(chǔ)模型的頂部依次設(shè)置有樁頭保護圈和墊板，樁頭保護圈材質(zhì)為橡膠，墊板為方形木板；樁頭保護圈用于保護樁基礎(chǔ)模型的樁頭，作為樁基礎(chǔ)模型的下壓荷載受力點，墊板用于調(diào)整樁基礎(chǔ)模型與加載桿之間的接觸。

所述測量裝置設(shè)置有四個千分表，且均沿樁基礎(chǔ)模型的豎向受力方向?qū)ΨQ固定于方形墊板的四個角，表身保持豎直，測量頭接觸墊板，各千分表分別對應(yīng)設(shè)置有千分表支架，千分表支架分別位于模型箱內(nèi)縱向平行設(shè)置的兩條槽鋼加強箍上。

所述墊板設(shè)置在加載桿的下面并通過螺栓將加載桿固定在墊板上。

所述加載杠桿為H型鋼，剛度較大，不易變形，從而可以更有效地進行加載，提高試驗的準確度。

所述千分表選用數(shù)顯電子式千分表，精確度高，讀數(shù)直觀，并具有記憶功能，從而可以準確、有效地測得樁頂位移。

所述砝碼可通過不同的組合形式，對模型樁施加不同的下壓荷載，可控范圍廣，尤其是在所需下壓荷載較小時，能夠較為精確和有效地進行加載，從而使得模型樁受荷穩(wěn)定，加載便捷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1.本實用新型的樁基礎(chǔ)模型試驗裝置適用范圍廣、制作簡單、加載簡捷、準確度較高，模型樁受荷穩(wěn)定，突破了傳統(tǒng)試驗裝置只能利用千斤頂和反力梁配合才能夠?qū)崿F(xiàn)豎向下壓加載的局限；

2.本實用新型利用杠桿原理，可以靈活調(diào)整動力點、主力點的位置，從而大大降低試驗難度；

3.本實用新型通過改變力臂可以起到節(jié)省加載力的作用；

4.本實用新型加載方式大為簡化，只需在模型箱外部的砝碼盤上放置不同的砝碼就可以達到施加不同荷載的目的，并且可控范圍廣，尤其是在所需下壓荷載較小時，能夠較為精確和有效地進行加載，從而使得模型樁受荷穩(wěn)定，加載便捷;

5.本實用新型能夠有效地測得樁頂豎向位移隨豎向下壓荷載的變化，讀數(shù)準確直觀，從而得到樁抗壓承載特性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步說明。

圖1為本實用新型的主視圖；

圖2為本實用新型的俯視圖；

圖3為本實用新型的豎向?qū)к壘植總?cè)視圖；

圖中：1、模型箱；2、模型土；3、槽鋼加強箍；4、加載杠桿；5、螺栓；6、樁基礎(chǔ)模型；7、千分表；8、加載桿；9、豎向?qū)к墸?0、預(yù)留孔；11、鋼絲線；12、砝碼盤；13、固定鉸支座；14、樁頭保護圈；15、墊板；16、千分表支架。

具體實施方式

如圖1~圖3所示，一種下壓靜載作用下的樁基礎(chǔ)承載特性模型試驗裝置，包括模型箱1、樁基礎(chǔ)模型6、豎向下壓加載系統(tǒng)和測量裝置；

為了便于觀察試驗狀態(tài)，確保模型箱1的強度，模型箱1是上方開口的加肋鋼制箱體，其外設(shè)有槽鋼加強箍3，內(nèi)部安放有樁基礎(chǔ)模型6。

所述模型箱1由加肋鋼板制成，模型箱1外設(shè)置有上下兩層槽鋼加強箍3，模型箱1內(nèi)上部開口處橫向設(shè)置有一條槽鋼加強箍3，縱向平行設(shè)置有兩條槽鋼加強箍3。

所述豎向下壓加載系統(tǒng)的組成包括加載杠桿組件、豎向?qū)к?和砝碼；樁基礎(chǔ)模型6與加載杠桿組件連接，并設(shè)置在模型箱1內(nèi)。所述加載杠桿組件包括加載杠桿4、加載桿8、固定鉸支座13、鋼絲線11和砝碼盤12，為了維持豎向下壓加載方向的穩(wěn)定性，同時使整套下壓加載系統(tǒng)可拆卸，加載桿8頂端與加載杠桿4通過螺栓5鉸接的連接方式相連接，加載杠桿4的支點一端通過螺栓5鉸接的連接方式與固定鉸支座13相連接，固定鉸支座13固定焊接在模型箱1外上層的槽鋼加強箍3上，加載杠桿4的另一端設(shè)置有預(yù)留孔10，鋼絲線11一端穿過加載杠桿4的預(yù)留孔10與加載杠桿4相連接，鋼絲線11另一端與砝碼盤12連接，且鋼絲線11保持豎直方向；砝碼施加于砝碼盤12上；所述樁基礎(chǔ)模型6與加載桿8底端相連接;

所述測量裝置包括測量樁頂豎向沉降量的千分表7和千分表支架16。

所述模型箱1內(nèi)開口處橫向設(shè)置的槽鋼加強箍3中部豎直開設(shè)有豎向?qū)к?，所述加載桿8穿過豎向?qū)к?內(nèi)部，加載桿8被豎向?qū)к?在水平方向約束，且能夠沿豎向?qū)к?在豎直方向上下運動。

所述樁基礎(chǔ)模型6的頂部依次設(shè)置有樁頭保護圈14和墊板15，樁頭保護圈14材質(zhì)為橡膠，墊板15為方形木板；樁頭保護圈14用于保護樁基礎(chǔ)模型6的樁頭，作為樁基礎(chǔ)模型6的下壓荷載受力點，墊板15用于調(diào)整樁基礎(chǔ)模型6與加載桿8之間的接觸。

所述測量裝置設(shè)置有四個千分表7，且千分表7均沿樁基礎(chǔ)模型6的豎向受力方向?qū)ΨQ固定于方形墊板15的四個角，千分表7表身保持豎直，測量頭接觸墊板15，各千分表7分別對應(yīng)設(shè)置有千分表支架16，千分表支架16分別位于模型箱1內(nèi)開口處縱向平行設(shè)置的兩條槽鋼加強箍3上。

所述墊板15設(shè)置在加載桿8的下面并通過螺栓將加載桿8固定在墊板15上。

所述加載杠桿4為H型鋼，剛度較大，不易變形，從而可以更有效地進行加載，提高試驗的準確度。

所述千分表7選用數(shù)顯電子式千分表，精確度高，讀數(shù)直觀，并具有記憶功能，從而可以準確、有效地測得樁頂位移。

所述砝碼可通過不同的組合形式，對模型樁施加不同的下壓荷載，可控范圍廣，尤其是在所需下壓荷載較小時，能夠較為精確和有效地進行加載，從而使得模型樁受荷穩(wěn)定，加載便捷。

本裝置的工作過程：在模型箱1中裝填試驗所用模型土2，模型土2中埋置樁基礎(chǔ)模型6，可以進行單樁、群樁基礎(chǔ)下壓承載特性的半?；蛉Ｔ囼?，調(diào)整加載杠桿4的位置，使加載桿8與樁基礎(chǔ)模型6處于同一平面；調(diào)整加載桿8在加載杠桿4上的位置，使加載桿8的底部對準樁基礎(chǔ)模型6的上部中心，并固定；在樁基礎(chǔ)模型6的樁頂依次安置樁頭保護圈14和墊板15；將四個千分表支架16固定于模型箱1內(nèi)開口處縱向平行設(shè)置有兩條槽鋼加強箍3上，千分表7共有四個，安裝于千分表支架16上，千分表7均沿樁基礎(chǔ)模型6豎向受力方向?qū)ΨQ固定于方形墊板15的四個角，千分表7的表身保持豎直，測量頭接觸墊板；根據(jù)《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）選擇加載方案和終止加載標準，并預(yù)估樁基礎(chǔ)模型6的抗壓極限承載力，通過在砝碼盤12上面添加砝碼控制，即可對樁基礎(chǔ)模型6實現(xiàn)施加豎向下壓荷載，并可及時記錄加載情況（荷載大?。煌ㄟ^測量裝置可收集數(shù)據(jù)，記錄樁基礎(chǔ)模型6的樁頂豎向位移大小并取4個數(shù)據(jù)的平均值，分析樁基礎(chǔ)模型6的抗壓承載特性。