专利名称：一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模型试验装置，尤其是涉及一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验
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装直。
背景技术：
近年来，随着静力压桩施工技术和机械的日益完善以及城市环保要求的提高，静力压桩深受设计、施工等部门的欢迎。近几年来已在我国软土地地区及人口密集的大城市较为广泛应用，并获得良好的效果，已成为我国地基基础设计施工中主要的桩型。然而，静压桩的沉桩过程是一个稳态的贯入过程，在贯入过程中受力特性不同与桩的静载荷试验，它是一个动态的过程。理论的研究不能充分的考虑和解释稳态贯入的诸多影响因素和沉桩特性。因此，为弥补理论分析的局限性，对于重要工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中的关键技术是如何模拟静压桩可以按一定的速率连续贯入土体，而目前尚未发现有关该问题的报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可连续贯入土体，沉桩速率可控的模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，包括手动链条式静力触探仪、模型箱、山形板、垫压板、铁棒、压力传感器、模型桩、定位导向组件，所述的手动链条式静力触探仪固定于模型箱顶部，所述的山形板固定在手动链条式静力触探仪的链条上，所述的垫压板垫设在山形板下方，所述的铁棒从顶部伸入手动链条式静力触探仪，并依次穿过山形板和垫压板，铁棒的下端连接压力传感器，所述的模型桩设在压力传感器下方，所述的定位导向组件用于固定模型桩位置，保证模型桩垂直穿过手动链条式静力触探仪底部伸入模型箱。所述的定位导向组件包括第一定位板、第二定位板和定位套管，所述的第一定位板设在模型箱顶部，所述的第二定位板设在模型桩中部并固定在手动链条式静力触探仪的支架上，所述的定位套管设在模型桩上部，连接压力传感器。所述的第一定位板中央设有一全模定位孔，靠近模型箱侧壁处设有一半模定位孔，第一定位板通过U形夹夹设在模型箱顶部。所述的第二定位板上设有用于模型桩穿过的定位孔，第二定位板通过螺钉连接角钢，该角钢上设有U形夹，通过U形夹夹设在手动链条式静力触探仪的支架上。所述的第二定位板和角钢上均设有滑动槽，通过该滑动槽调整第二定位板位置。所述的定位套管中部为薄钢板，上部为与压力传感器形状配合的钢管，下部为与模型桩形状配合的钢管。所述的模型箱箱体的一面侧壁为钢化玻璃，其余三面侧壁为钢板。所述的手动链条式静力触探仪的链条上设有卡齿，所述的山形板通过卡齿卡接在手动链条式静力触探仪的链条上。与现有技术相比，本发明可以连续贯入土体，突破了现有的模拟静压桩沉桩过程的试验装置中模型桩必须分段贯入土体的限制，能够通过控制摇动静力触探仪摇把的速率，控制沉桩速率，此外模型箱一侧设有钢化玻璃，可用于观察半模桩贯入时桩侧土体的位移场变化情况，进而更准确地研究静压桩沉桩过程。
图I为本发明的结构示意图；图2为本发明的山形板处的连接结构示意图；图3为本发明第一定位板的结构示意图；图4为本发明第二定位板的结构示意图；图5为本发明定位套管的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例I如图I 5所示，一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，手动链条式静力触探·仪I由4个U形夹9固定于模型箱顶部，手动链条式静力触探仪I的链条11上设有卡齿13，该卡齿13卡紧山形板3，使山形板3固定在链条11上。垫压板4垫设在山形板3的下方。手动链条式静力触探仪I的顶部留有一个可以让铁棒2通过的预留孔，铁棒2从上方依次伸入该预留孔，并依次穿过山形板3和垫压板4，下端通过螺栓连接压力传感器5。模型桩7采用圆形的全模桩，上端通过定位套管63连接在压力传感器5的下方，该定位套管63中部为薄钢板631，上部为与压力传感器5形状配合的钢管632，下部为与模型桩7形状配合的钢管633。模型桩7中部穿过设第二定位板62上的定位孔621，第二定位板62通过螺钉81与角钢8连接，角钢8上设有U形夹9，通过U形夹9夹设在手动链条式静力触探仪I的支架12上，第二定位板62和角钢8上均设有滑动槽82，通过滑动槽82调整第二定位板62的位置使模型桩7保持垂直。第一定位板61通过U形夹9固定在模型箱10顶部，模型桩7的下端穿过手动链条式静力触探仪I底部的预留孔和设在第一定位板61中央的全模定位孔611伸入模型箱7内。使用本装置时，首先在模型箱7中装填试验用土体，将手动链条式静力触探仪I和第一定位板61置于模型箱7正中部，用U形夹9固定，模型桩7的下端穿过手动链条式静力触探仪I底部的预留孔和设在第一定位板61中央的全模定位孔611，松开U形夹9调整位置，确保桩体垂直后，夹紧U形夹9。将第二定位板62套在模型桩7中部，并用两个U形夹9固定在手动链条式静力触探仪I的支架12上，调整螺钉81的位置，确定桩体垂直后，拧紧螺钉81，并将U形夹9夹紧。将定位套管62套入模型桩7顶部和压力传感器5底部，铁棒2与压力传感器5连接并穿过手动链条式静力触探仪I顶部预留孔。安装山形板3和垫压板4，调整链条11的卡齿13位置，使其与山形板3卡紧。摇动手动链条式静力触探仪I的摇把一周，链条11向下移动2cm,试验中通过控制摇动摇把的速率来控制压桩速率,并且只要铁棒2长度足够，模型桩7可连续不间断地贯入土体。
通过在桩体中预设应变片、在土体中埋设土压力盒等仪器，可以用来分析静压桩在不同土体中，以不同沉桩速率连续贯入过程中，模型桩的承载特性以及桩周土体的位移应力变化情况。一切准备就绪后，可以进行单桩的全模试验，而后，可调整定位导向组件和手动链条式静力触探仪I的位置，继续贯入第二根桩、第三根桩……，进而研究静压桩群桩的沉桩机理。实施例2一种模拟静压桩沉桩过 程的模型试验装置，模型桩7采用半圆形的半模桩，第二定位板62上的定位孔621对应开为半圆形，定位套管63下部的钢管也配合模型桩7的形状为半圆形钢管。使用本装置时，模型桩7穿过第一定位板61上靠近模型箱7侧壁的半膜定位孔612，调整手动链条式静力触探仪I和定位导向组件的位置，使模型桩7紧贴模型箱7侧壁伸入土体，该侧壁采用钢化玻璃，方便观察模型桩7伸入土体时桩侧土体的位移场变化，其余部分同实施例I。
权利要求
1.一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，包括手动链条式静力触探仪、模型箱、山形板、垫压板、铁棒、压力传感器、模型桩、定位导向组件，所述的手动链条式静力触探仪固定于模型箱顶部，所述的山形板固定在手动链条式静力触探仪的链条上，所述的垫压板垫设在山形板下方，所述的铁棒从顶部伸入手动链条式静力触探仪，并依次穿过山形板和垫压板，铁棒的下端连接压力传感器，所述的模型桩设在压力传感器下方，所述的定位导向组件用于固定模型桩位置，保证模型桩垂直穿过手动链条式静力触探仪底部伸入模型箱。
2.根据权利要求I所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的定位导向组件包括第一定位板、第二定位板和定位套管，所述的第一定位板设在模型箱顶部，所述的第二定位板设在模型桩中部并固定在手动链条式静力触探仪的支架上，所述的定位套管设在模型桩上部，连接压力传感器。
3.根据权利要求2所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的第一定位板中央设有一全模定位孔，靠近模型箱侧壁处设有一半模定位孔，第一定位板通过U形夹夹设在模型箱顶部。
4.根据权利要求2所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的第二定位板上设有用于模型桩穿过的定位孔，第二定位板通过螺钉连接角钢，该角钢上设有U形夹，通过U形夹夹设在手动链条式静力触探仪的支架上。
5.根据权利要求4所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的第二定位板和角钢上均设有滑动槽，通过该滑动槽调整第二定位板位置。
6.根据权利要求2所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的定位套管中部为薄钢板，上部为与压力传感器形状配合的钢管，下部为与模型桩形状配合的钢管。
7.根据权利要求I所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的模型箱箱体的一面侧壁为钢化玻璃，其余三面侧壁为钢板。
8.根据权利要求I所述的一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，其特征在于，所述的手动链条式静力触探仪的链条上设有卡齿，所述的山形板通过卡齿卡接在手动链条式静力触探仪的链条上。
全文摘要
本发明涉及一种模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置，包括手动链条式静力触探仪、模型箱、山形板、垫压板、铁棒、压力传感器、模型桩、定位导向组件，所述的手动链条式静力触探仪固定于模型箱顶部，所述的山形板固定在手动链条式静力触探仪的链条上，所述的垫压板垫设在山形板下方，所述的铁棒从顶部伸入手动链条式静力触探仪，并依次穿过山形板和垫压板，铁棒的下端连接压力传感器，所述的模型桩设在压力传感器下方，所述的定位导向组件用于固定模型桩位置，保证模型桩垂直穿过手动链条式静力触探仪底部伸入模型箱。与现有技术相比，本发明具有可连续贯入土体，沉桩速率可控等优点。
文档编号E02D33/00GK102912812SQ20111022144
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者李镜培, 李雨浓, 饶平平 申请人:同济大学