專利名稱：一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模型試驗(yàn)加載裝置，尤其是涉及一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，土地資源日益緊張。工程建設(shè)項(xiàng)目正朝著空中、地下以及海洋發(fā)展。復(fù)雜而龐大的上部結(jié)構(gòu)需要基礎(chǔ)提供更大的支撐，傳統(tǒng)的淺基礎(chǔ)已無法滿足需求。樁基礎(chǔ)，作為一種較為古老的基礎(chǔ)形式近年來得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)通常起著承載著上部的壓力的作用，國(guó)內(nèi)外對(duì)其抗壓承載力問題進(jìn)行了大量的理論和試驗(yàn)研究，目前這方面研究仍在繼續(xù)。而近年來隨著地下空間以及海洋工程的開發(fā)，由于地下水位較高，地下建筑物和構(gòu)筑物往往會(huì)承受較大的浮力，大規(guī)模的地下建筑的抗浮問題已成為工程界的焦點(diǎn)問題。在大規(guī)模工程建設(shè)中，抗拔樁得到廣泛應(yīng)用，而其實(shí)際效果和經(jīng)濟(jì)效益也受到了工程技術(shù)人員越來越高的重視。然而，關(guān)于抗拔樁的研究，理論卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)踐。多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，現(xiàn)有的抗拔樁理論存在一定的局限性。所以關(guān)于抗拔樁承載力的研究需要進(jìn)一步深化和改進(jìn)。由于樁體與土體接觸的復(fù)雜性，所以目前工程實(shí)際中樁身承載力的確定往往依靠現(xiàn)場(chǎng)試樁。而理論研究，需作較多假設(shè)，所以非常需要結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)來推導(dǎo)和驗(yàn)證理論研究的正確性。在室內(nèi)模型試驗(yàn)中，關(guān)鍵技術(shù)在于如何對(duì)模型樁進(jìn)行簡(jiǎn)捷有效地加載。目前，豎向壓荷載通常通過堆載或千斤頂施加，而拉力往往需要借助較為復(fù)雜的反力裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用范圍廣、模擬精度高、加載方式簡(jiǎn)單的模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):—種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，包括模擬箱、樁基礎(chǔ)模型、加載杠桿組件、加載橫梁組件、水平滑槽和豎向?qū)к?，所述的水平滑槽設(shè)在模擬箱兩側(cè)，所述的豎向?qū)к壴O(shè)在模擬箱的側(cè)壁上，所述的加載橫梁組件可滑動(dòng)地與水平滑槽連接，所述的加載杠桿組件與加載橫梁組件連接，所述的樁基礎(chǔ)模型與加載杠桿組件連接，并設(shè)置在模擬箱內(nèi)。所述的模擬箱包括角鋼框架、有機(jī)玻璃和加固角鋼，所述的角鋼框架通過有機(jī)玻璃密封成型，所述的加固角鋼設(shè)置在角鋼框架的中間部位。所述的加載橫梁組件包括加載橫梁、橫梁支撐柱和滑動(dòng)支座，所述的滑動(dòng)支座可滑動(dòng)地設(shè)在水平滑槽上，所述的橫梁支撐柱與滑動(dòng)支座連接，所述的加載橫梁與橫梁支撐柱連接。所述的加載橫梁為H型鋼。[0011]所述的橫梁支撐柱上設(shè)有多個(gè)均勻分布的螺孔，所述的加載橫梁通過螺栓可調(diào)整地連接在橫梁支撐柱上。所述的加載杠桿組件包括加載杠桿、加載桿、固定支座、活動(dòng)鉸支座、固定角鋼、定滑輪、角鋼支架、鋼絞線和砝碼盤，所述的加載杠桿的支點(diǎn)通過固定支座可變動(dòng)地與加載橫梁連接，所述的加載桿的一端通過活動(dòng)鉸支座連接加載杠桿，另一端穿過固定角鋼連接樁基礎(chǔ)模型，所述的定滑輪通過角鋼支架連接在模擬箱上，所述的鋼絞線一端與加載杠桿連接，另一端通過定滑輪與砝碼盤連接，并保持豎直方向。所述的加載杠桿的一端與豎向?qū)к夁B接，沿豎向?qū)к壴谪Q直方向上運(yùn)動(dòng)。所述的固定角鋼通過螺栓固定在模擬箱上，其上設(shè)有用于穿過加載桿的預(yù)留孔。所述的固定支座包括墊板和工字鋼墊塊，所述的墊板和工字鋼墊塊分別設(shè)在加載杠桿的上下兩面并通過螺栓夾住加載杠桿，所述的工字鋼墊塊通過螺栓與加載橫梁連接；所述的活動(dòng)鉸支座包括上墊塊、下墊塊和活動(dòng)鉸，所述的上墊塊和下墊塊分別設(shè)在加載杠桿的上下兩面并通過螺栓夾住加載杠桿，所述的活動(dòng)鉸與下墊塊焊接，加載桿與該活動(dòng)鉸連接。所述的活動(dòng)鉸支座設(shè)有兩個(gè)，分別設(shè)在加載杠桿的兩端，兩個(gè)活動(dòng)鉸支座分別通過加載桿連接兩個(gè)樁基礎(chǔ)模型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):I)本實(shí)用新型適用范圍廣、模擬精度高，突破了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置只能利用千斤頂和復(fù)雜反力裝置才能實(shí)現(xiàn)豎向拉、壓加載的局限；2)本實(shí)用新型通過改變力臂可以起到節(jié)省加載力的作用；3)本實(shí)用新型模擬箱內(nèi)樁基礎(chǔ)模型位置也較為自由，上部加載桿位置也可以自由移動(dòng)；4)加載方式大為簡(jiǎn)化，只需在模擬箱外部的砝碼盤上放置砝碼就可以達(dá)到加載。
圖1為本實(shí)用新型的主視圖；圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型的加載杠桿局部側(cè)視圖；圖4為本實(shí)用新型的豎向?qū)к壘植總?cè)視圖。圖中:1、樁基礎(chǔ)模型；2、模擬箱；3、螺栓；4、加載桿；5、活動(dòng)鉸支座；6、加載杠桿；
7、橫梁支撐柱；8、固定支座；9、豎向?qū)к墸?0、預(yù)留孔；11、定滑輪；12、固定角鋼；13、鋼絞線；14、角鋼支架；15、砝碼盤；16、滑動(dòng)支座；17、加載橫梁；18、角鋼框架；19、加固角鋼；20、有機(jī)玻璃；21、水平滑槽；22、墊板；23、工字鋼墊塊；24、上墊塊；25、下墊塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例[0030]如圖1 圖4所示，一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，包括模擬箱
2、樁基礎(chǔ)模型1、加載杠桿組件、加載橫梁組件、水平滑槽21和豎向?qū)к?，水平滑槽21設(shè)在模擬箱2兩側(cè)，豎向?qū)к?設(shè)在模擬箱2的側(cè)壁上，加載橫梁組件可滑動(dòng)地與水平滑槽21連接，加載杠桿組件與加載橫梁組件連接，樁基礎(chǔ)模型I與加載杠桿組件連接，并設(shè)置在模擬箱2內(nèi)。模擬箱2包括角鋼框架18、有機(jī)玻璃20和加固角鋼19，角鋼框架18的前后左右四面通過有機(jī)玻璃20密封成型，加固角鋼19設(shè)置在角鋼框架18的中間部位，使用有機(jī)玻璃20可方便觀察試驗(yàn)中土體及樁基礎(chǔ)模型的位移情況。加載橫梁組件包括加載橫梁17、橫梁支撐柱7和滑動(dòng)支座16，滑動(dòng)支座16可滑動(dòng)地設(shè)在水平滑槽21上，橫梁支撐柱7通過螺栓與滑動(dòng)支座16連接，加載橫梁17與橫梁支撐柱7連接，加載橫梁17為H型鋼。橫梁支撐柱7上設(shè)有多個(gè)均勻分布的螺孔，加載橫梁17通過螺栓與螺孔的匹配可調(diào)整地連接在橫梁支撐柱7上。加載杠桿組件包括加載杠桿6、加載桿4、固定支座8、活動(dòng)鉸支座5、固定角鋼12、定滑輪11、角鋼支架14、鋼絞線13和砝碼盤15，加載杠桿6的支點(diǎn)通過固定支座8可變動(dòng)地與加載橫梁17連接，加載桿4的一端通過活動(dòng)鉸支座5連接加載杠桿6，另一端穿過固定角鋼12連接樁基礎(chǔ)模型1，定滑輪11通過角鋼支架14連接在模擬箱2上，鋼絞線13 —端與加載杠桿6連接，另一端通過定滑輪11與砝碼盤15連接，并保持豎直方向，砝碼盤15上面放置加載破碼。加載杠桿6的一端與豎向?qū)к?連接，沿豎向?qū)к?在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，被豎向?qū)к壴谒椒较蚣s束。固定角鋼12通過螺栓固定在模擬箱2上，其上設(shè)有用于穿過加載桿的預(yù)留孔10。如圖3所示，固定支座8包括墊板22和工字鋼墊塊23，墊板22和工字鋼墊塊23分別設(shè)在加載杠桿6的上下兩面并通過螺栓夾住加載杠桿6，工字鋼墊塊23通過螺栓與加載橫梁17連接；活動(dòng)鉸支座5包括上墊塊24、下墊塊25和活動(dòng)鉸，上墊塊24和下墊塊25分別設(shè)在加載杠桿6的上下兩面并通過螺栓夾住加載杠桿6，活動(dòng)鉸與下墊塊25焊接，加載桿4與該活動(dòng)鉸連接。由于不是焊接，所以活動(dòng)鉸支座可以沿杠桿自由布置。活動(dòng)鉸支座5設(shè)有兩個(gè)，分別設(shè)在加載杠桿的兩端，兩個(gè)活動(dòng)鉸支座分別通過加載桿連接兩個(gè)樁基礎(chǔ)模型I。如圖1 2所示，模擬箱長(zhǎng)為1500mm，高為1000mm，寬為1000mm，由角鋼框架18和有機(jī)玻璃20構(gòu)成，并在模擬箱中間部位設(shè)置加固角鋼19，寬度為75mm，厚度為5mm，有機(jī)玻璃20厚度為10mm，便于觀測(cè)土體內(nèi)部位移，加載橫梁17長(zhǎng)為1200mm，橫梁支撐柱7高為600mm,,寬度為100mm,厚度為IOmm,橫梁支撐柱7的兩側(cè)各等距設(shè)置16個(gè)螺孔,加載橫梁17與支撐柱7通過螺孔用螺栓連接，拆卸簡(jiǎn)便，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整加載設(shè)備位置；加載杠桿6為槽鋼制作，長(zhǎng)度為1500mm,高度為100mm,腿寬48mm,腰厚5.3mm。加載桿4為圓形鋼管,直徑為20mm。固定角鋼12為固定豎向加載桿水平位置，寬50mm,厚3mm。定滑輪11直徑25mm,鋼絞線13直徑3mm，長(zhǎng)600mm。如圖3所示，活動(dòng)鉸支座5的上下兩個(gè)墊塊為鐵塊制作，長(zhǎng)60mm,寬60mm，厚4mm ;活動(dòng)鉸支座5的轉(zhuǎn)軸直徑3mm ;如圖4所示，豎向?qū)к?由左右對(duì)稱的角鋼組成，角鋼寬50mm,厚3mm,豎向高度400mm。本裝置的工作過程:在模擬箱2中裝填試驗(yàn)用土體，土體中埋置樁基礎(chǔ)模型1，可以進(jìn)行單樁、群樁、沉井基礎(chǔ)和樁-井復(fù)合基礎(chǔ)的半?；蛉Ｔ囼?yàn)，調(diào)整加載橫梁17位置，使加載桿4與樁基礎(chǔ)模型I處于同一平面；調(diào)整加載杠桿6在加載橫梁17上的位置,使加載桿中心對(duì)準(zhǔn)樁基礎(chǔ)模型中心；調(diào)整加載杠桿6在豎向?qū)к?上的位置,使加載杠桿的末端連接鋼絞線后可以通過定滑輪，并固定；通過添加砝碼控制，即可對(duì)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)豎向拉、壓荷載，并可即時(shí)記錄加載情況(荷載大小)；通過測(cè)量裝置可收集數(shù)據(jù)，分析樁基礎(chǔ)模型的承載及變形特性，以及樁周土體發(fā)生的位移情況。
權(quán)利要求1.一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括模擬箱、樁基礎(chǔ)模型、加載杠桿組件、加載橫梁組件、水平滑槽和豎向?qū)к?，所述的水平滑槽設(shè)在模擬箱兩偵牝所述的豎向?qū)к壴O(shè)在模擬箱的側(cè)壁上，所述的加載橫梁組件可滑動(dòng)地與水平滑槽連接，所述的加載杠桿組件與加載橫梁組件連接，所述的樁基礎(chǔ)模型與加載杠桿組件連接，并設(shè)置在模擬箱內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的模擬箱包括角鋼框架、有機(jī)玻璃和加固角鋼，所述的角鋼框架通過有機(jī)玻璃密封成型，所述的加固角鋼設(shè)置在角鋼框架的中間部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的加載橫梁組件包括加載橫梁、橫梁支撐柱和滑動(dòng)支座，所述的滑動(dòng)支座可滑動(dòng)地設(shè)在水平滑槽上，所述的橫梁支撐柱與滑動(dòng)支座連接，所述的加載橫梁與橫梁支撐柱連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的加載橫梁為H型鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的橫梁支撐柱上設(shè)有多個(gè)均勻分布的螺孔，所述的加載橫梁通過螺栓可調(diào)整地連接在橫梁支撐柱上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的加載杠桿組件包括加載杠桿、加載桿、固定支座、活動(dòng)鉸支座、固定角鋼、定滑輪、角鋼支架、鋼絞線和砝碼盤，所述的加載杠桿的支點(diǎn)通過固定支座可變動(dòng)地與加載橫梁連接，所述的加載桿的一端通過活動(dòng)鉸支座連接加載杠桿，另一端穿過固定角鋼連接樁基礎(chǔ)模型，所述的定滑輪通過角鋼支架連接在模擬箱上，所述的鋼絞線一端與加載杠桿連接，另一端通過定滑輪與砝碼盤連接，并保持豎直方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的加載杠桿的一端與豎向?qū)к夁B接，沿豎向?qū)к壴谪Q直方向上運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的固定角鋼通過螺栓固定在模擬箱上，其上設(shè)有用于穿過加載桿的預(yù)留孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的固定支座包括墊板和工字鋼墊塊，所述的墊板和工字鋼墊塊分別設(shè)在加載杠桿的上下兩面并通過螺栓夾住加載杠桿，所述的工字鋼墊塊通過螺栓與加載橫梁連接； 所述的活動(dòng)鉸支座包括上墊塊、下墊塊和活動(dòng)鉸，所述的上墊塊和下墊塊分別設(shè)在加載杠桿的上下兩面并通過螺栓夾住加載杠桿，所述的活動(dòng)鉸與下墊塊焊接，加載桿與該活動(dòng)鉸連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的活動(dòng)鉸支座設(shè)有兩個(gè)，分別設(shè)在加載杠桿的兩端，兩個(gè)活動(dòng)鉸支座分別通過加載桿連接兩個(gè)樁基礎(chǔ)模型。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種模擬樁基礎(chǔ)受豎向拉壓荷載作用的試驗(yàn)裝置，包括模擬箱、樁基礎(chǔ)模型、加載杠桿組件、加載橫梁組件、水平滑槽和豎向?qū)к?，所述的水平滑槽設(shè)在模擬箱兩側(cè)，所述的豎向?qū)к壴O(shè)在模擬箱的側(cè)壁上，所述的加載橫梁組件可滑動(dòng)地與水平滑槽連接，所述的加載杠桿組件與加載橫梁組件連接，所述的樁基礎(chǔ)模型與加載杠桿組件連接，并設(shè)置在模擬箱內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有適用范圍廣、模擬精度高、加載方式簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D33/00GK203066126SQ20122074871
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者木林隆, 黃茂松, 劉歡 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)