一种模拟桩基抗弯性能的试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，包括模型箱、安装在模型箱上方的支架，以及桩基弯矩荷载加载系统，模型箱内盛装有地基土，试验桩插入地基土内；桩基弯矩荷载加载系统包括加载平台、传力杆固定板、传力杆结构和桩顶承台，加载平台连接有先向上延伸然后再水平延伸至传力杆结构上端的钢丝绳，传力杆结构与桩顶承台之间设置有用于在钢丝绳的带动下分别对试验桩一侧施加拉力另一侧施加压力的两个施力杆，两个施力杆的上端均与传力杆结构转动连接，两个施力杆的下端均与所述桩顶承台固定连接。该试验装置可对试验桩施加纯弯矩荷载，可用于研究桩顶纯弯矩作用下的承载特性。
【专利说明】一种模拟粧基抗弯性能的试验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于桩基试验【技术领域】，具体涉及一种模拟桩基抗弯性能的试验装置。
【背景技术】
[0002]桩基础在实际工作中，其上部往往承受着十分复杂的荷载，包括竖向荷载，水平向荷载，弯矩等。目前在研究弯矩作用在桩基础上时，缺少一种实用的试验装置，目前试验中产生弯矩往往采用对桩顶施加偏心荷载,但偏心荷载除了对桩顶产生弯矩外,还会对桩产生竖直向下的压力，无法研究桩基单独在弯矩作用下的受力特性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种模拟桩基抗弯性能的试验装置。该试验装置可对试验桩施加纯弯矩荷载，可用于研究桩顶纯弯矩作用下的承载特性。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:包括模型箱、安装在所述模型箱上方的支架，以及桩基弯矩荷载加载系统，所述模型箱内盛装有地基土，试验桩插入所述地基土内；所述桩基弯矩荷载加载系统包括设置在所述模型箱外侧的加载平台、安装在所述支架上的传力杆固定板、转动连接在所述传力杆固定板上的传力杆结构和设置在所述试验桩上端的桩顶承台，所述加载平台连接有先向上延伸然后再水平延伸至传力杆结构上端的钢丝绳，所述传力杆结构与桩顶承台之间设置有用于在钢丝绳的带动下分别对桩顶承台一侧施加拉力另一侧施加压力的两个施力杆，两个所述施力杆的上端均与所述传力杆结构转动连接，两个所述施力杆的下端均与所述桩顶承台固定连接。
[0005]上述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述支架上设置有用于将从加载平台向上延伸的钢丝绳引导成水平延伸的第一滑轮、用于将从第一滑轮引出且水平延伸的钢丝绳引导至所述传力杆结构上端的第二滑轮。
[0006]上述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述支架包括两个平行布设的支撑杆以及平行布设的第一反力梁和第二反力梁，所述支撑杆安装在模型箱的上方，所述第一反力梁和第二反力梁均设置在支撑杆的上方，所述第一反力梁和第二反力梁均与所述支撑杆相垂直，所述传力杆固定板安装在所述第一反力梁的一侧面上，所述支撑杆伸出模型箱，且所述支撑杆伸出模型箱的部位安装有平台防护板，所述平台防护板的下端连接有用于收纳所述加载平台的U形板。
[0007]上述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述第二滑轮安装在一个支撑杆的内侧壁上，所述支撑杆的内侧壁上开设有沿其长度方向延伸的第一滑槽，所述第二滑轮的安装座通过伸入所述第一滑槽的螺钉安装在所述支撑杆上。
[0008]上述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述第一反力梁的一侧面上开设有沿第一反力梁长度方向延伸的第二滑槽，所述传力杆固定板通过伸入所述第二滑槽的螺钉与第二反力梁连接。
[0009]上述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:两个所述支撑杆的上表面均开设有沿其长度方向延伸的第三滑槽，所述第一反力梁通过伸入所述第三滑槽的螺钉与所述支撑杆连接。
[0010]上述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述传力杆结构包括水平杆和竖直杆，所述竖直杆的下端固定安装在所述水平杆的中心处，所述水平杆的中心处开设有轴孔，所述轴孔内转动安装有固定在所述传力杆固定板上的转轴。
[0011]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0012]1、本发明采用滑轮和钢丝绳对试验桩提供弯矩，结构简单，设计新颖合理。
[0013]2、本发明通过在支撑杆侧面开设第一滑槽，可使第二滑轮沿着支撑杆轴线作调整，这样可使第二滑轮与桩顶承台的相对位置发生改变，便于调整第二滑轮上钢丝绳伸出的位置，使之能够准确的对试验桩施加弯矩。
[0014]3、本发明通过在第一反力梁侧面开设第二滑槽，使传力杆固定板可以沿第一反力梁轴线移动和调整；支撑杆与第一反力梁相接部位开有第三滑槽，使第一反力梁可沿着支撑杆的轴线方向移动，便于根据埋桩位置进行调整。
[0015]4、本发明不仅可用于单桩的加载，也适用于两根桩同时加载的情况。
[0016]综上所述，本发明结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，试验效果好，便于推广使用。
[0017]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的俯视图。
[0019]图2为图1中的A-A剖视图。
[0020]图3为图1中的B-B剖视图。
[0021]图4为本发明传力杆结构未转动时的使用状态示意图。
[0022]图5为本发明传力杆结构转动时的使用状态示意图。
[0023]图6为利用本发明对两根试验桩同时加载的使用状态示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]I 一模型箱；2—支架；2-1—第一反力梁；
[0026]2-2—第二反力梁； 2-3—支撑杆；2-4—第三滑槽；
[0027]2-5一第二滑槽；2-6—第一滑槽；3—传力杆固定板；
[0028]4一桩顶承台；5—试验桩；6—施力杆；
[0029]7—转轴；8—传力杆结构；8-1—水平杆；
[0030]8-2—竖直杆；9一第二滑轮；1—钢丝绳；
[0031]11 一第一滑轮；12—平台防护板；13—加载平台；
[0032]14—U 形板。
【具体实施方式】
[0033]如图1、图2和图3所示的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，包括模型箱1、安装在所述模型箱I上方的支架2，以及桩基弯矩荷载加载系统，所述模型箱I内盛装有地基土，试验桩5插入所述地基土内；所述桩基弯矩荷载加载系统包括设置在所述模型箱I外侧的加载平台13、安装在所述支架2上的传力杆固定板3、转动连接在所述传力杆固定板3上的传力杆结构8和设置在所述试验桩5上端的桩顶承台4，所述加载平台13连接有先向上延伸然后再水平延伸至传力杆结构8上端的钢丝绳10，所述传力杆结构8与桩顶承台4之间设置有用于在钢丝绳10的带动下分别对桩顶承台4 一侧施加拉力另一侧施加压力的两个施力杆6，两个所述施力杆6的上端均与所述传力杆结构8转动连接，两个所述施力杆6的下端均与所述桩顶承台4固定连接。
[0034]如图2和图3所示，所述支架2上设置有用于将从加载平台13向上延伸的钢丝绳10引导成水平延伸的第一滑轮11、用于将从第一滑轮11引出且水平延伸的钢丝绳10引导至所述传力杆结构8上端的第二滑轮9。
[0035]如图1、图2和图3所示，所述支架2包括两个平行布设的支撑杆2-3以及平行布设的第一反力梁2-1和第二反力梁2-2，所述支撑杆2-3安装在模型箱I的上方，所述第一反力梁2-1和第二反力梁2-2均设置在支撑杆2-3的上方，所述第一反力梁2-1和第二反力梁2-2均与所述支撑杆2-3相垂直，所述传力杆固定板3安装在所述第一反力梁2-1的一侧面上，所述支撑杆2-3伸出模型箱1，且所述支撑杆2-3伸出模型箱I的部位安装有平台防护板12，所述平台防护板12的下端连接有用于收纳所述加载平台13的U形板14。所述支架2结构简单，组装方便快捷。
[0036]如图3所示，所述第二滑轮9安装在一个支撑杆2-3的内侧壁上，所述支撑杆2_3的内侧壁上开设有沿其长度方向延伸的第一滑槽2-6，所述第二滑轮9的安装座通过伸入所述第一滑槽2-6的螺钉安装在所述支撑杆2-3上。
[0037]如图2所示，所述第一反力梁2-1的一侧面上开设有沿第一反力梁2-1长度方向延伸的第二滑槽2-5，所述传力杆固定板3通过伸入所述第二滑槽2-5的螺钉与第二反力梁2-2连接。
[0038]如图1所示，两个所述支撑杆2-3的上表面均开设有沿其长度方向延伸的第三滑槽2-4，所述第一反力梁2-1通过伸入所述第三滑槽2-4的螺钉与所述支撑杆2-3连接。
[0039]如图4和图5所示，所述传力杆结构8包括水平杆8-1和竖直杆8_2，所述竖直杆8-2的下端固定安装在所述水平杆8-1的中心处，所述水平杆8-1的中心处开设有轴孔，所述轴孔内转动安装有固定在所述传力杆固定板3上的转轴7。
[0040]本实施例中，该试验装置在具体安装时，将传力杆结构8安装在传力杆固定板3上的转轴7上。安装时，将传力杆结构8水平杆8-1上的轴孔穿过转轴7，然后将转轴7固定在传力杆固定板3上的螺栓孔。此时，传力杆结构8可绕着转轴7转动；然后将两个施力杆6分别安装在传力杆结构8水平杆8-1的两端，所述施力杆6与所述水平杆8-1通过销钉铰接；再将第一反力梁2-1安装在支撑架2-3上，此时第一反力梁2-1可沿着支撑架2上的第三滑槽2-4移动，从而可以实现对第一反力梁2-1的位置进行调节；然后将传力杆固定板3安装在第一反力梁2-1的一侧面上，此时传力杆固定板3可沿第一反力梁2-1上的第二滑槽2-5移动，从而对传力杆固定板3和传力杆结构8的位置进行调节；然后把支撑杆2-3安装在模型箱I上，并根据埋桩位置沿着第三滑槽2-4调整第一反力梁2-1的位置并固定；沿着第二滑槽2-5调整传力杆固定板3的位置。当施力杆6自然下垂正好对着桩顶承台4上的中轴线时，将施力杆6下端固定在桩顶承台4上，使其不能上下移动，再将传力杆固定板3固定。再将第二滑轮9安装在支撑杆2-3的侧面，此时第二滑轮9可沿着第一滑槽2-6移动；将第一滑轮11安装在第二反力梁2-2的下表面且位于支撑杆2-3内侧的一边，第一滑轮11的滑轮轴与第二反力梁2-2的轴线相平行；将钢丝绳10分别穿过第一滑轮11、第二滑轮9并到达传力杆结构8上端并固定，钢丝绳10另一端则固定在加载平台13上；此时调整第二滑轮9的位置，使伸出的钢丝绳10与第一反力梁2-1的轴线平行，此时钢丝绳10可拉着传力杆结构8绕转轴7转动。将U形板14固定在平台防护板12的下端,使加载平台13位于所述U形板14的U形槽内，然后将平台防护板12用螺栓连接在支撑架2-3伸出模型箱I部分的内侧。
[0041]本实施例在试验时，在加载平台13上放置加载砝码，加载砝码在重力作用下对钢丝绳10产生拉力，由于钢丝绳10另一端固定在传力杆结构8上，方向水平，通过钢丝绳10对拉力的传递，最终使得拉力水平向的拉着传力杆结构8绕转轴7转动，传力杆结构8在转动时会带着安装在其下方的施力杆6运动,其中一个施力杆6会对桩顶承台4 一侧施加压力(即图5中的F下)，另一个施力杆6会对桩顶承台4另一侧施加拉力(即图5中的F上)，所述压力F下和拉力F上的大小是相等的，这样施力杆6便在桩顶承台4上施加了一对大小相等，方向相反且作用点与试验桩5轴线距离相等的力，这对力即可对试验桩5产生纯弯矩。由于试验中传力杆结构8的转动角度在很小的范围内即可满足桩基纯弯矩施加要求，其角度通常在小于1°的范围内，故此传力杆结构8不会因为转动角度过大而造成施力不均或无法施力。
[0042]如图6所示，该试验装置不仅可用于单根试验桩的加载，也适用于两根试验桩同时加载的情况。
[0043]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:包括模型箱(I)、安装在所述模型箱(I)上方的支架(2)，以及桩基弯矩荷载加载系统，所述模型箱(I)内盛装有地基土，试验桩(5)插入所述地基土内；所述桩基弯矩荷载加载系统包括设置在所述模型箱(I)外侧的加载平台(13)、安装在所述支架(2)上的传力杆固定板(3)、转动连接在所述传力杆固定板(3)上的传力杆结构(8)和设置在所述试验桩(5)上端的桩顶承台(4)，所述加载平台(13)连接有先向上延伸然后再水平延伸至传力杆结构(8)上端的钢丝绳(10)，所述传力杆结构(8)与桩顶承台(4)之间设置有用于在钢丝绳(10)的带动下分别对桩顶承台(4) 一侧施加拉力另一侧施加压力的两个施力杆￠)，两个所述施力杆￠)的上端均与所述传力杆结构(8)转动连接，两个所述施力杆￠)的下端均与所述桩顶承台(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述支架(2)上设置有用于将从加载平台(13)向上延伸的钢丝绳(10)引导成水平延伸的第一滑轮(11)、用于将从第一滑轮(11)引出且水平延伸的钢丝绳(10)引导至所述传力杆结构(8)上端的第二滑轮(9)。
3.根据权利要求2所述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述支架(2)包括两个平行布设的支撑杆(2-3)以及平行布设的第一反力梁(2-1)和第二反力梁(2-2)，所述支撑杆(2-3)安装在模型箱(I)的上方，所述第一反力梁(2-1)和第二反力梁(2-2)均设置在支撑杆(2-3)的上方，所述第一反力梁(2-1)和第二反力梁(2-2)均与所述支撑杆(2-3)相垂直，所述传力杆固定板(3)安装在所述第一反力梁(2-1)的一侧面上，所述支撑杆(2-3)伸出模型箱(I)，且所述支撑杆(2-3)伸出模型箱(I)的部位安装有平台防护板(12)，所述平台防护板(12)的下端连接有用于收纳所述加载平台(13)的U形板(14)。
4.根据权利要求2所述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述第二滑轮(9)安装在一个支撑杆(2-3)的内侧壁上，所述支撑杆(2-3)的内侧壁上开设有沿其长度方向延伸的第一滑槽(2-6)，所述第二滑轮(9)的安装座通过伸入所述第一滑槽(2-6)的螺钉安装在所述支撑杆(2-3)上。
5.根据权利要求2所述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述第一反力梁(2-1)的一侧面上开设有沿第一反力梁(2-1)长度方向延伸的第二滑槽(2-5)，所述传力杆固定板(3)通过伸入所述第二滑槽(2-5)的螺钉与第二反力梁(2-2)连接。
6.根据权利要求1所述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:两个所述支撑杆(2-3)的上表面均开设有沿其长度方向延伸的第三滑槽(2-4)，所述第一反力梁(2-1)通过伸入所述第三滑槽(2-4)的螺钉与所述支撑杆(2-3)连接。
7.根据权利要求1所述的一种模拟桩基抗弯性能的试验装置，其特征在于:所述传力杆结构(8)包括水平杆(8-1)和竖直杆(8-2)，所述竖直杆(8-2)的下端固定安装在所述水平杆(8-1)的中心处，所述水平杆(8-1)的中心处开设有轴孔，所述轴孔内转动安装有固定在所述传力杆固定板(3)上的转轴(7)。
【文档编号】E02D33/00GK104372810SQ201410751620
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】赵伟封, 苏航州, 姬小祥, 韩秋石, 梁倩, 靳柳, 苏二州, 冯纪元, 江春明, 侯广真 申请人:长安大学