一种桩板接头试验装置及试验方法与流程

本发明涉及结构模型试验领域，具体是一种桩板接头试验装置及试验方法。

背景技术：

1、桩板结构是由下部的桩基和上部的承载板共同组成的一种承载结构，与传统路基相比，其代替了原有填土路基，实现了路基的快速工业化施工，具有节约土地资源，缩短工期、降低工程造价、路基结构沉降小等优势，应用前景广泛；桩板结构结构形式灵活多变，桩基可为预制桩或现浇桩，承载板可为钢筋混凝土承载板或预应力混凝土承载板，适应性强，广泛用于公路和铁路工程中。

2、桩板结构的设计难点在于桩板接头的设计，桩板接头是重要的传力构件，设计安全性要求很高。当设计一种新型桩板接头时，需要对桩板接头的正常使用极限状态和承载能力极限状态力学性能进行全方位的模型试验验证，而目前针对桩板接头的极限状态尚无有效的全面验证方法，因此亟待解决。

技术实现思路

1、为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种桩板接头试验装置及试验方法。本发明通过一套试验装置可验证桩板接头在所有极限状态下的力学性能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种桩板接头试验装置，包括沿铅垂方向固定在混凝土基座内的支撑桩，支撑桩上同轴布置有用于与承载板连接的桩板接头，承载板水平布置，并与桩板接头配合以构成“t”字型构造，承载板的板面上方布置有至少两组分布在桩板接头两侧的作动器，作动器可对承载板沿铅垂方向施加加载力。

4、作为本发明进一步的方案：作动器布置有两组，分别为第一作动器以及第二作动器，第一作动器以及第二作动器的施力点与桩板接头的轴心距离相等，两作动器与桩板接头之间均布置有用于使受力均衡的垫板。

5、一种试验方法，包括如下步骤：

6、s1、安装所述的一种桩板接头试验装置；

7、s2、控制第一作动器以及第二作动器对承载板沿铅垂方向施加加载力，第一作动器以及第二作动器择一或同步使用，对承载板的板面施加的加载力为变化力或恒定力，以进行如下实验：

8、s21、使桩板接头受到的轴力n以及弯矩m线性增加，直至桩板接头达到极限状态；

9、s22、保证桩板接头受到的轴力n保持不变，使桩板接头受到的弯矩m线性增加，直至桩板接头达到极限状态；

10、s23、保证桩板接头受到的弯矩m保持不变，使桩板接头受到的轴力n线性增加，直至桩板接头达到极限状态；

11、s24、对桩板接头施加指定的轴力n以及指定的弯矩m。

12、作为本发明再进一步的方案：在步骤s21中，第一作动器对承载板施加线性增加的加载力，第二作动器不工作，桩板接头受到的轴力n为：

13、n＝p1；

14、其中，p1表示第一作动器对承载板施加的加载力；

15、桩板接头受到的弯矩m为：

16、m＝p1l；

17、l为作动器的力臂，即作动器施力点与桩板接头轴心之间的距离。

18、作为本发明再进一步的方案：在步骤s22中，第一作动器对承载板的加载力从p1开始线性增加，第二作动器对承载板的加载力从p2开始同步线性减小，直至桩板接头达到极限状态；

19、n＝(p1+δpδt)+(p2-δpδt)＝(p1+p2)；

20、m＝(p1+δpδt)l-(p2-δpδt)l＝(p1-p2+2δpδt)l；

21、其中，δp表示两作动器加载力的变化率；

22、δt表示两作动器的加载时间；

23、l为作动器的力臂，即作动器施力点与桩板接头轴心之间的距离。

24、作为本发明再进一步的方案：在步骤s23中，第一作动器对承载板的加载力从p1开始线性增加，第二作动器对承载板的加载力从p2开始同步线性增加，直至桩板接头达到极限状态；

25、n＝(p1+δpδt)+(p2+δpδt)＝(p1+p2+2δpδt)；

26、m＝(p1+δpδt)l-(p2+δpδt)l＝(p1-p2)l；

27、其中，δp表示两作动器加载力的变化率；

28、δt表示两作动器的加载时间；

29、l为作动器的力臂，即作动器施力点与桩板接头轴心之间的距离。

30、作为本发明再进一步的方案：在步骤s24中，根据指定轴力n以及指定弯矩m计算第一作动器的加载力p1以及第二作动器的加载力p2；

31、n＝p1+p2；

32、m＝(p1－p2)l；

33、p1＝(n+m/l)/2；

34、p2＝(n－m/l)/2；

35、其中，l为作动器的力臂，即作动器施力点与桩板接头轴心之间的距离。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、1、本发明通过两组作动器的协助配合，可对桩板接头进行轴力弯矩等比例加载试验、定轴力变弯矩加载试验、变轴力定弯矩加载试验以及指定轴力弯矩加载试验，通过一套试验装置可验证桩板接头在所有极限状态下的力学性能，适用性广泛。

38、2、本发明可极大的节约桩板接头试验的费用，缩短试验工期和设计周期。在有限经费下，对桩板接头的各类极限性能进行全面验证，为桩板结构的大规模使用提供了安全性保证。

技术特征：

1.一种桩板接头试验装置，其特征在于，包括沿铅垂方向固定在混凝土基座(1)内的支撑桩(2)，支撑桩(2)上同轴布置有用于与承载板(4)连接的桩板接头(3)，承载板(4)水平布置，并与桩板接头(3)配合以构成“t”字型构造，承载板(4)的板面上方布置有至少两组分布在桩板接头(3)两侧的作动器，作动器可对承载板(4)沿铅垂方向施加加载力。

2.根据权利要求1所述的一种桩板接头试验装置及试验方法，其特征在于，作动器布置有两组，分别为第一作动器(51)以及第二作动器(52)，第一作动器(51)以及第二作动器(52)的施力点与桩板接头(3)的轴心距离相等，两作动器与桩板接头(3)之间均布置有用于使受力均衡的垫板(41)。

3.一种试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种试验方法，其特征在于，在步骤s21中，第一作动器(51)对承载板(4)施加线性增加的加载力，第二作动器(51)不工作，桩板接头(3)受到的轴力n为：

5.根据权利要求3所述的一种试验方法，其特征在于，在步骤s22中，第一作动器(51)对承载板(4)的加载力从p1开始线性增加，第二作动器(52)对承载板(4)的加载力从p2开始同步线性减小，直至桩板接头(3)达到极限状态；

6.根据权利要求3所述的一种试验方法，其特征在于，在步骤s23中，第一作动器(51)对承载板(4)的加载力从p1开始线性增加，第二作动器(52)对承载板(4)的加载力从p2开始同步线性增加，直至桩板接头(3)达到极限状态；

7.根据权利要求3所述的一种桩板接头试验装置及试验方法，其特征在于，在步骤s24中，根据指定轴力n以及指定弯矩m计算第一作动器(51)的加载力p1以及第二作动器(52)的加载力p2；

技术总结
本发明涉及结构模型试验领域，具体是一种桩板接头试验装置及试验方法，包括沿铅垂方向固定在混凝土基座内的支撑桩，支撑桩上同轴布置有用于与承载板连接的桩板接头，承载板水平布置，并与桩板接头配合以构成“T”字型构造，承载板的板面上方布置有至少两组分布在桩板接头两侧的作动器，作动器可对承载板沿铅垂方向施加加载力。本发明通过一套试验装置可验证桩板接头在所有极限状态下的力学性能。

技术研发人员：朱俊,吴志刚,王胜斌,杨大海,殷亮,李剑鸾,汪志甜,王倩
受保护的技术使用者：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17