專利名稱：一種用于模型試驗(yàn)的剪切結(jié)構(gòu)模型樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木水利等工程中邊坡和地基中的樁基礎(chǔ)模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于模型試驗(yàn)的剪切 結(jié)構(gòu)模型樁。
背景技術(shù)：
樁基礎(chǔ)是土木、水利等工程中得到了廣泛應(yīng)用。近年來抗滑樁已經(jīng)作為一種常用加固方法在實(shí)際的滑坡治理中發(fā)揮了重要作用(熊朝輝.深汕高速公路101滑坡整治新技術(shù)一園安抗滑樁明洞[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2001，20(4) :532 - 537.;劉新榮，梁寧慧，黃金國，等.抗滑樁在邊坡工程中的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2006，17(1) :56 - 62.)。目前，在抗滑樁加固邊坡的設(shè)計(jì)計(jì)算方法等方面已經(jīng)取得了不少進(jìn)展，但仍缺乏能夠合理考慮抗滑樁加固機(jī)理的分析評價方法。有必要深入研究不同荷載條件下抗滑樁加固邊坡的變形和破壞機(jī)理，揭示抗滑樁與其周圍土體的相互作用機(jī)理和規(guī)律。離心模型試驗(yàn)是巖土工程的重要研究手段之一，在國內(nèi)外被廣泛采用，如BRANDENBERG S J, BOULANGER R ff, KUTTER B L, et al. Behavior of pile foundations inlaterally spreading ground during centrifuge tests[J]. Journal of Geotechnicaland Geoenvironmental Engineering,2005,131 (11):1378 - 1391. > ABDOUN T, DOBRYR, 0’ ROURKE T D, et al. Pile response to lateral spreads:centrifuge modeling[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2003, 129(10) :869-878.以及于玉貞，鄧麗軍.抗滑樁加固邊坡地震響應(yīng)離心模型試驗(yàn)[J].巖土工程學(xué)報，2007，29(9) :1320 - 1323.?？够瑯对陔x心模型試驗(yàn)中的合理模擬是一個重要的問題，尤其是在再現(xiàn)加固土坡的不同破壞模式和加固材料的選擇等方面，需要進(jìn)行合理抽象進(jìn)而促進(jìn)對加固土坡破壞機(jī)制的研究，為合理評價抗滑樁的加固效果提供基礎(chǔ)。對于抗滑樁來說，在邊坡承受各類荷載的過程中，主要發(fā)揮抗拉和抗剪強(qiáng)度，對邊坡提供抗力，阻止滑裂面的產(chǎn)生，加固結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的模式主要是抗拉破壞和抗剪破壞。已有模型樁的選擇多為某種確定的均勻材料，比如各種金屬等，這些材料的抗拉和抗剪強(qiáng)度一般都是固定的，在確定的邊坡條件下，它的破壞模式也是一定的?，F(xiàn)有模型樁的選擇無法全面的反映樁的各類強(qiáng)度對其破壞模式的影響，尤其是剪切破壞模式，難以對加固效果進(jìn)行全面評價進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對加固結(jié)構(gòu)更好的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種用于模型試驗(yàn)的剪切結(jié)構(gòu)模型樁，可以實(shí)現(xiàn)模型試驗(yàn)中模型樁的不同強(qiáng)度的剪切破壞模式的模擬；原理簡單，控制方便；成本低；可以促進(jìn)新型樁的研究。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于模型試驗(yàn)的剪切結(jié)構(gòu)模型樁，由多個剪切結(jié)構(gòu)模塊I順次咬合構(gòu)成，每個剪切結(jié)構(gòu)模塊I的橫截面以工字形狀為主體，工字形狀中的下橫邊2兩端分別向下連接豎邊4，每個豎邊4的端頭均帶有向內(nèi)的橫向隔擋3，工字形狀中的上橫邊5的長度與兩條豎邊4的間距一致，剪切結(jié)構(gòu)模塊I的上橫邊5插入至相鄰模塊的兩條豎邊4之間實(shí)現(xiàn)咬
合 o實(shí)現(xiàn)咬合之后，上橫邊5與相鄰模塊的下橫邊2之間設(shè)置有圓柱滾軸6，圓柱滾軸6的長度方向與上橫邊5長度方向垂直，上橫邊5與相鄰模塊的兩個橫向隔擋3之間均設(shè)置圓珠滾軸7，相鄰模塊之間的接觸面用膠水粘接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由一定邊長(如Icm)的模塊通過結(jié)構(gòu)咬合以及粘接而成，可以根據(jù)研究需要選擇不同的塊體尺寸，連接鋁塊到任意長度，形成具有若干個可發(fā)生剪切破壞面的樁結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的各個塊體之間通過膠水進(jìn)行粘接，采用不同的粘接厚度和粘接材料可以達(dá)到不同的強(qiáng)度，使模型樁具有不同的抗剪強(qiáng)度，選擇合適的粘接材料形成具有不同強(qiáng)度的系列化模型樁，可以在試驗(yàn)中任意調(diào)整樁的強(qiáng)度比例，實(shí)現(xiàn)剪切破壞模式的模擬和研究不同樁的加固效果。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明圓柱滾軸6結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2左視圖。圖4為本發(fā)明圓珠滾軸7框體結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明圓珠滾軸7裝上圓珠之后結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明為一種用于模型試驗(yàn)的剪切結(jié)構(gòu)模型樁，由多個剪切結(jié)構(gòu)模塊I順次咬合構(gòu)成，每個剪切結(jié)構(gòu)模塊I材料為鋁，組裝尺寸根據(jù)需要而定。剪切結(jié)構(gòu)模塊I的橫截面以工字形狀為主體，工字形狀中的下橫邊2兩端分別向下連接豎邊4，每個豎邊4的端頭均帶有向內(nèi)的橫向隔擋3，工字形狀中的上橫邊5的長度與兩條豎邊4的間距一致，剪切結(jié)構(gòu)模塊I的上橫邊5插入至相鄰模塊的兩條豎邊4之間實(shí)現(xiàn)咬合，當(dāng)實(shí)現(xiàn)咬合之后，上橫邊5與相鄰模塊的下橫邊2之間設(shè)置有與上橫邊5長度方向垂直的圓柱滾軸6，上橫邊5與相鄰模塊的兩個橫向隔擋3之間均設(shè)置圓珠滾軸7。圓柱滾軸6的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，是在長方體61上平行設(shè)置圓柱體62而形成，其中圓柱體62可以滾動。圓珠滾軸7的結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，是在長條71上開出若干球形孔72，然后在球形孔72內(nèi)安裝圓珠73而構(gòu)成，其中圓珠73可以在球形孔72內(nèi)滾動。各個空隙被滾軸填滿后結(jié)構(gòu)將基本不能發(fā)生彎曲變形，且只能沿著滾軸方向相對移動，相鄰模塊之間的接觸面用膠水粘接，使結(jié)構(gòu)具有一定的抗剪強(qiáng)度，試驗(yàn)中主要采用不同的膠進(jìn)行粘接，試驗(yàn)中當(dāng)樁達(dá)到抗剪強(qiáng)度后，將沿著粘接面發(fā)生滑移，形成樁的剪切破壞 模式。由于各模塊的形狀完全相同，因此可以根據(jù)需要連接模塊到任意長度，形成具有若干個可發(fā)生剪切破壞面的樁結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于模型試驗(yàn)的剪切結(jié)構(gòu)模型樁，由多個剪切結(jié)構(gòu)模塊(I)順次咬合構(gòu)成，其特征在于，每個剪切結(jié)構(gòu)模塊(I)的橫截面以工字形狀為主體，工字形狀中的下橫邊(2)兩端分別向下連接豎邊(4)，每個豎邊(4)的端頭均帶有向內(nèi)的橫向隔擋(3)，工字形狀中的上橫邊(5)的長度與兩條豎邊(4)的間距一致，剪切結(jié)構(gòu)模塊(I)的上橫邊(5)插入至相鄰模塊的兩條豎邊(4)之間實(shí)現(xiàn)咬合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述剪切結(jié)構(gòu)模型樁，其特征在于，實(shí)現(xiàn)咬合之后，上橫邊(5)與相鄰模塊的下橫邊(2)之間設(shè)置有圓柱滾軸(6)，圓柱滾軸(6)的長度方向與上橫邊(5)長度方向垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述剪切結(jié)構(gòu)模型樁，其特征在于，實(shí)現(xiàn)咬合之后，上橫邊(5)與相鄰模塊的兩個橫向隔擋(3)之間均設(shè)置圓珠滾軸(J)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述剪切結(jié)構(gòu)模型樁，其特征在于，實(shí)現(xiàn)咬合之后，相鄰模塊之間的接觸面用膠水粘接。
全文摘要
一種用于模型試驗(yàn)的剪切結(jié)構(gòu)模型樁，由多個剪切結(jié)構(gòu)模塊順次咬合構(gòu)成，每個剪切結(jié)構(gòu)模塊的橫截面以工字形狀為主體，工字形狀中的下橫邊兩端分別向下連接豎邊，每個豎邊的端頭均帶有向內(nèi)的橫向隔擋，工字形狀中的上橫邊的長度與兩條豎邊的間距一致，剪切結(jié)構(gòu)模塊的上橫邊插入至相鄰模塊的兩條豎邊之間實(shí)現(xiàn)咬合，本發(fā)明可以根據(jù)研究需要選擇不同的塊體尺寸，連接到任意長度，形成具有若干個可發(fā)生剪切破壞面的樁結(jié)構(gòu)，選擇合適的粘接材料形成具有不同強(qiáng)度的系列化模型樁，可以在試驗(yàn)中任意調(diào)整樁的強(qiáng)度比例，實(shí)現(xiàn)剪切破壞模式的模擬和研究不同樁的加固效果。
文檔編號E02D33/00GK102720219SQ201210196990
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者張嘎, 王麗萍 申請人:清華大學(xué)