本實用新型涉及一種填土鋼管樁沉降特性的實驗設(shè)備，具體涉及一種測量并分析填土鋼管樁沉降及應(yīng)變特性的實驗裝置。

背景技術(shù)：

自20世紀(jì)中葉，鋼管樁在國外已被廣泛應(yīng)用，而國內(nèi)除少數(shù)建（構(gòu)）筑物外很少使用。由于鋼管樁的承載能力大，鋼材規(guī)格及型式較多，樁長易調(diào)整，材質(zhì)浪費少，不易腐蝕，施工速度快等諸多優(yōu)點，近些年來鋼管樁的應(yīng)用受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。有些學(xué)者已經(jīng)先后研究了應(yīng)用于邊坡治理中的微型鋼管樁的加固機理；介紹了凍土中鋼管樁荷載傳遞函數(shù)的測試過程和計算方法；分析了豎向荷載作用下大直徑鋼管樁的承載力特性等等，以上論述足以說明鋼管樁的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。

目前，工程界對于土質(zhì)隧道軟基加固已經(jīng)有一定的研究。旋噴樁、攪拌樁、CFG樁在現(xiàn)場施工中需要足夠的空間，擠密砂樁在軟土中的施工質(zhì)量較難控制。對于隧道及地下工程而言，因洞室空間受限，大型施工機械無法進場操作，因此隧道軟基加固仍然面臨著較多的實施困難與挑戰(zhàn)。鋼管樁具有承載力大，抗彎及抗剪能力強，施工快捷便利，擠土效應(yīng)明顯等諸多優(yōu)點，在滿足地基承載力要求的前提下，采用鋼管樁加固隧道軟基將會取得很好的工程效果。軟弱地基鋼管樁在承受荷載時，不但樁基容易發(fā)生沉降，而且樁身也會發(fā)生形變。隨著荷載逐漸增加，鋼管樁頂部的沉降量會不斷增大，而隨著鋼管樁沉降量的增加，樁身應(yīng)變值也會逐漸增大，并且沉降量的增加趨勢與樁基所處土質(zhì)地層的含水率有直接的關(guān)聯(lián)性?；阡摴軜对诘叵鹿こ讨惺褂玫膹V泛性，有必要對其在不同含水率情況下的沉降特性進行實驗研究，便于為現(xiàn)場實施提供設(shè)計及理論基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種測量并分析填土鋼管樁沉降及應(yīng)變特性的實驗裝置，可測量并分析在不同含水率情況下土質(zhì)地層鋼管樁的沉降特性，實時監(jiān)測樁身應(yīng)變值和樁體沉降量。

本實用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種測量并分析填土鋼管樁沉降及應(yīng)變特性的實驗裝置，其特征在于：

包括硬質(zhì)模桶、加載平臺和樁鋼管；

加載平臺安裝于樁鋼管頂部，樁鋼管插入硬質(zhì)模桶內(nèi)部；

加載平臺底面安裝有百分表，樁鋼管表面自上而下間隔布置若干個應(yīng)變片，所有應(yīng)變片均接入應(yīng)變測試儀。

加載平臺包括承壓板和小直徑鋼管，小直徑鋼管與承壓板的底面焊接，小直徑鋼管插入到樁鋼管的頂端；百分表對稱安裝于承壓板的下底面。

加載平臺的上表面放置堆載砝碼。

加載平臺由側(cè)面的磁力支架固定支撐。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

本實用新型可以測量在不同含水率土質(zhì)地層和不同荷載情況下，樁基沉降量及樁身應(yīng)變等情況：

（1）可現(xiàn)場組裝，簡單可靠，操作便利。本模型通過現(xiàn)場組裝而成，操作和移動均很方便。

（2）耐久性好，材質(zhì)簡易，節(jié)約投資。本裝置一旦完成，可循環(huán)使用，省時省力，利用率高；同時本裝置的養(yǎng)護維修費用較低。

（3）維護更換方便。若裝置一旦失效，可及時更換，即刻恢復(fù)正常使用功效；實用性好、操作方便、價格低廉，易于推廣應(yīng)用。

（4）可模擬多種工況下鋼管樁沉降現(xiàn)象，可根據(jù)不同情況設(shè)置不同的尺寸、不同的參數(shù)、不同的荷載、不同的土層含水率、不同的地層介質(zhì)等，各工況之間可方便快速轉(zhuǎn)換，可測量多種參數(shù)指標(biāo)，測試結(jié)果真實可靠。

附圖說明

圖1——本發(fā)明裝置主要結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2——本發(fā)明裝置主要結(jié)構(gòu)平面圖；

圖3——本發(fā)明裝置主要結(jié)構(gòu)Ⅰ-Ⅰ剖面圖；

圖中：1.硬質(zhì)模桶，2.樁鋼管，3.承壓板，4.小直徑鋼管，5.加載平臺，6.應(yīng)變片。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本實用新型進行詳細(xì)說明。

為了更好的模擬研究鋼管樁的受力及變形特性，采用緩速持續(xù)加載，通過逐級施加砝碼或相關(guān)重物的方式，實時監(jiān)測樁身應(yīng)變值和樁體沉降量。樁身應(yīng)變通過監(jiān)測應(yīng)變片得到，沿樁長方向按一定間距均勻布置若干個應(yīng)變片，應(yīng)變采集系統(tǒng)為應(yīng)變測試儀；樁體沉降量由百分表量測，每組試驗對稱布置2個百分表，用磁力支架獨立固定于試驗臺上，取平均值即為樁體沉降量。該裝置確保了對樁身應(yīng)變和樁基沉降的測量精度，同時可以方便地研究不同含水率情況下填土鋼管樁的沉降特性，以便更好的分析鋼管樁側(cè)摩阻力與填土含水率之間的建議關(guān)系式。該裝置也可以很好的模擬鋼管樁沉降現(xiàn)象，簡單可靠，易于實施，節(jié)省投資，具有較重要的應(yīng)用研究價值和經(jīng)濟社會效益，在模擬不同土層含水率情況下鋼管樁的受力及沉降變形特性上具有良好的應(yīng)用前景。

具體結(jié)構(gòu)包括：

硬質(zhì)模桶1、加載平臺5和樁鋼管2；加載平臺5安裝于樁鋼管2的頂部，樁鋼管2插入硬質(zhì)模桶1的內(nèi)部；加載平臺5底面安裝有百分表，樁鋼管2表面自上而下間隔布置若干個應(yīng)變片6，所有應(yīng)變片6均通過導(dǎo)線接入應(yīng)變測試儀。

加載平臺5包括承壓板3和小直徑鋼管4，小直徑鋼管4焊接到承壓板3的底面，小直徑鋼管4插入到樁鋼管2的頂端；百分表對稱安裝于承壓板3的底面。加載平臺5的頂面放置堆載砝碼，加載平臺5由側(cè)面的磁力支架固定支撐。

該裝置主要部件的功能是：在樁鋼管2表面布置了應(yīng)變片6，通過應(yīng)變測試儀可以實時觀測鋼管變形情況；通過磁力支架獨立固定承壓板3，從而有效避免在加載時對樁鋼管2造成外部擾動；通過硬質(zhì)模桶1模擬樁基周邊的土體約束及邊界條件，硬質(zhì)模桶1的尺寸通過前期計算確定，確保對實驗不造成附加影響，如此不但可以滿足不同含水率情況下的土層實驗，而且可以很好的節(jié)約試驗所需空間，同時也保證了不會因為加載而使硬質(zhì)模桶1發(fā)生變形；堆載砝碼為主要的加載裝置，對于每級加載程度，可以根據(jù)實際試驗需要靈活調(diào)整設(shè)置。

使用時：

步驟一：前期準(zhǔn)備。根據(jù)實際情況，通過相關(guān)計算，確定模型材料、模型尺寸、土層含水率、每級需要施加荷載力的大小等。

步驟二：制作加載裝置：將小直徑鋼管4與承壓板3焊接，整體組成加載平臺5，通過堆載砝碼實現(xiàn)逐級加載。

步驟三：制作測量裝置。將百分表對稱布置在承壓板3的下表面，將應(yīng)變片6按一定間距布置在樁鋼管2上，并通過導(dǎo)線可靠連接應(yīng)變測試儀。

步驟四：將樁鋼管2按要求置于硬質(zhì)模桶1中，添加特定含水率的土體介質(zhì)，按一定程度壓實壓密，填土?xí)r注意確保應(yīng)變片6與應(yīng)變測試儀的可靠連接。

步驟五：逐級穩(wěn)步加載。在一定時間內(nèi)，緩速逐級加載，觀察樁基沉降及樁身形變等情況。

步驟六：在加載期間，通過讀取百分表及應(yīng)變測試儀的數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，得出不同工況下相應(yīng)的試驗結(jié)論。

應(yīng)用本裝置后，隨著所模擬的軟弱地基鋼管樁各種工況的不同，其相關(guān)參數(shù)如：硬質(zhì)模桶尺寸、樁鋼管尺寸、桶內(nèi)土體含水率、桶內(nèi)土體性質(zhì)、承壓板、小直徑鋼管、砝碼加載作用力等均可根據(jù)實際需要，因地制宜，或大或小、或多或少、或長或短、或強或弱。

本實用新型的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。