一种多功能模型桩的制作方法

本实用新型涉及岩土勘测设备的技术领域，尤其是涉及一种多功能模型桩。

背景技术：

目前，模型试验是一种重要的土工试验,它是在室内以现场桩基为原型,通过缩小一定的比例来近似的模拟现场桩基受力、变形的情况。桩所受到的荷载按方向主要可以分为三类：下压荷载、上拔荷载和水平荷载。模型桩一般指为了验证基桩无损检测而建立的模型，和实际的工程桩非常接近，且能有效的体现测试信号的特征，从而对理论进行有效地支撑和诠释

现有的技术如公开号为cn205301066u的专利申请文件中提供的一种多功能模型桩，包括桩头、桩身和桩端，桩头由桩头顶座和上部连接件构成，桩头顶座呈圆筒状，桩头顶座外侧壁下部设有凹槽，桩头顶座底部开口，顶部中央设有螺纹孔a，上部连接件与桩头顶座通过螺纹连接，桩身整体为两端带外螺纹接口的圆形桩身，桩身由两个形状、大小完全相同的半桩身构成，各半桩身内沿桩身轴向均黏贴有多个电阻应变片，桩身上部设有导线出口，桩端由桩端底座和下部连接件构成，桩端底座呈圆筒状，顶部开口，底部中央设有螺纹孔b，下部连接件与桩端底座通过螺纹连接，桩头顶座和桩端底座分别与桩身的两端通过螺纹连接。该模型桩能够适用于室内模型桩的抗压、抗拔、抗水平荷载试验。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在进行抗拉和抗水平荷载的实验时，均使用带有拉环的桩头进行实验，通过在水平方向上对拉环施加拉力增加了水平方向上的荷载；但是拉环装在桩头上，在使用时只能拉动桩头上的拉环，不易直接对桩身施加水平荷载，得到的数据不够全面。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多功能模型桩，可以更好地适用于抗水平荷载试验。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多功能模型桩，包括桩头、桩身、桩端、桩尖、拉环、设置在桩身上的压力盒、设置在桩端内的传力杆和竖向力传感器，桩身上套设有受力环，受力环沿桩身长度方向滑动安装在桩身上；受力环侧面水平开设有螺纹孔a，拉环连接有与螺纹孔a配合的螺柱并通过螺柱安装在受力环上；受力环上设置有固定受力环位置的定位机构，定位机构包括设置在受力环上并套设在桩身外的螺纹套管、螺纹安装在螺纹套管上的转盘、开设在受力环内且连通的横向活动槽和竖向活动槽、活动安装在横向活动槽内的横向活动杆和活动安装在竖向活动槽内的竖向活动杆；横向活动杆和竖向活动杆的端部成型有相互抵接的斜面，竖向活动杆作用在横向活动杆上使得横向活动杆的端部与桩身抵接。

通过采用上述技术方案，桩身上的压力盒用于在进行水平荷载试验时采集数据，设置在桩端的传力杆和竖向力传感器用于和桩尖配合采集抗压和抗拉试验时的数据；在进行水平抗荷载试验时通过拉环施加水平方向的拉力，拉环可以固定在桩身的受力环上也可以固定在桩头上，可以进行不同位置的受拉试验；旋动螺纹套管上的转盘，转盘转动并进行下移，下移的过程中挤压竖向活动杆，竖向活动杆和横向活动杆的端部相互抵接，在移动时加压横向活动杆使得横向活动杆向内移动，横向活动杆的端部和桩身抵紧，固定了受力环的位置；将转盘旋松后可以调节受力环的竖直位置，在不同位置上进行抗拉试验，采用不同位置时抗拉的数据，便于进行水平抗拉荷载试验。

本实用新型进一步设置为：横向活动槽内成型有环形槽，横向活动杆上设置有挡片，挡片沿环形槽水平滑动；横向活动杆外套设有复位弹簧，复位弹簧两端分别连接挡片和环形槽端部。

通过采用上述技术方案，成型有环形槽的结构用于进行挡片的活动，在挡片活动的过程中会移动复位弹簧的一端，复位弹簧进入到压缩的状态；在将转盘旋松后，复位弹簧作用在横向活动杆上使得横向活动杆复位，方便进行受力环的移动。

本实用新型进一步设置为：斜面的倾斜方向为从上到下向靠近桩身的方向倾斜，竖向活动杆上的斜面与活动杆轴线的夹角不超过45度。

通过采用上述技术方案，横向活动杆和竖向活动杆上的斜面相互抵接并且倾斜的方向相同，在竖向活动杆下移时推动横向活动杆进行移动；限定了竖向活动杆上的斜面的倾斜角度，在移动的过程中可以保证会推动横向活动杆移动。

本实用新型进一步设置为：竖向活动杆顶部设置有向上突出的弧面。

通过采用上述技术方案，竖向活动杆的顶部成型弧面，在转盘转动并推动竖向活动杆向下移动的过程中受到来自竖向活动杆顶部的阻力较小。

本实用新型进一步设置为：横向活动槽端部设置有弧形槽，横向活动杆靠近桩身的端部连接有弧形板，弧形板活动设置在弧形槽中，竖向活动杆作用在横向活动杆上使得弧形板与桩身抵接。

通过采用上述技术方案，增加弧形槽和弧形板的结构进行配合，弧形板沿着弧形槽进行活动，横向活动杆移动的过程中会带动弧形板移动，弧形板和桩身进行抵接，相较于活动杆直接作用在桩身上，具有更大的接触面积，连接更加稳定。

本实用新型进一步设置为：横向活动槽和竖向活动槽在受力环上设置有两组并沿受力环轴线对称设置；受力环两侧均设置有螺纹孔a。

通过采用上述技术方案，设置两组横向活动槽和竖向活动槽的结构，转动转盘的时候两侧的横向活动杆均与桩身抵紧，增强连接的稳定性。

本实用新型进一步设置为：传力杆上成型有外螺纹，桩尖顶部开设有与传力杆配合的螺纹孔c，桩尖顶部设置有环形板，环形板和桩端之间留有间隔；在环形板和桩端外侧上贴有防水膜。

通过采用上述技术方案，传力杆上的外螺纹和螺纹孔c进行配合，方便进行桩尖的安装，桩尖上环形板和桩端的间隔出试验防水膜进行阻隔，可以减小泥土水流进入到桩端内的可能。

本实用新型进一步设置为：桩头顶部开设有与螺柱配合的螺纹孔b。

通过采用上述技术方案，桩头上的螺纹孔b用于和拉环上的螺柱配合，用于进行拉环的安装，便于在桩头处施加压力进行抗压荷载试验。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.增加了受力环的结构用于进行拉环的安装，受力环可以沿着桩身进行竖向滑动，在滑动之后可以通过定位机构进行固定，在桩身的不同位置对拉环施加荷载进行水平抗荷载试验，相较于只在桩头上安装拉环进行水平抗拉试验可以得到更多的数据，对于水平抗荷载试验的适用性更好；

2.增加了环形槽、挡片和复位弹簧的结构，在将转盘旋松后复位弹簧可以将横向活动杆复位，便于进行受力环的移动；

3.在桩端内的传力杆上增加外螺纹，用于进行桩尖的安装，在不同的情况下便于进行桩尖的安装、拆卸与更换。

附图说明

图1是本实用新型的主体结构示意图；

图2是本实用新型中受力盘结构竖直剖面示意图；

图3是图2中a1部分放大示意图；

图4是本实用新型中受力盘结构水平剖面示意图；

图5是本实用新型中桩端结构示意图。

附图标记：1、桩身；11、压力盒；2、桩头；21、螺纹孔b；3、桩端；31、竖向力传感器；32、传力杆；4、桩尖；41、螺纹孔c；42、环形板；43、防水膜；5、受力环；51、螺纹孔a；52、螺纹套管；53、竖向活动槽；54、横向活动槽；541、弧形槽；55、竖向活动杆；56、横向活动杆；561、弧形板；57、环形槽；58、挡片；59、复位弹簧；6、拉环；61、螺柱；7、转盘。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种多功能模型桩，包括桩身1、桩身1顶部的桩头2和底部的桩端3、安装在桩端3上的桩尖4和安装在桩身1上的压力盒11，桩身1内部安装有导线并开设有走线孔。

参照图1、图2，在桩身1上套设有受力环5，受力环5沿着桩身1的长度方向进行滑动，可以自由改变在桩身1上的位置。受力环5上安装有拉环6，在受力环5两侧水平开设有螺纹孔a51，拉环6连接有与螺纹孔a51配合的螺柱61，通过螺柱61进行拉环6和受力环5的螺纹连接，使用拉环6便于施加荷载进水平荷载抗拉试验。桩头2上开设有螺纹孔b21,螺纹孔b21和螺柱61配套，可以将拉环6安装在桩头2上进行竖向抗拉荷载试验。受拉环6上设有定位机构用于固定受拉环6在桩身1上的竖直位置。

参照图2、图3，定位机构包括安装在受拉环6顶部的螺纹套管52，螺纹套管52套设在桩身1外，螺纹套管52随着受力环5进行竖向滑动，螺纹套管52上螺纹安装有转盘7，转盘7位于螺纹套管52外侧，在转动转盘7时会使得转盘7向下移动。在受力环5内水平开设有两处横向活动槽54，横向活动槽54沿受力环5的轴线对称设置。受力环5顶部竖直向下开设有两处竖向活动槽53，竖向活动槽53以受力环5轴线为中心对称设置，竖向活动槽53与横向活动槽54导通。

参照图2、图3，在竖向活动槽53内活动安装有竖向活动杆55，横向活动槽54内活动安装有横向活动杆56，横向活动杆56远离桩身1的一端以及竖向活动杆55的底部均成型有倾斜的斜面并进行抵接，斜面的倾斜方向为从上到下向靠近桩身1的方向倾斜，在竖向活动杆55上的斜面与竖向活动杆55之间的锐角夹角的角度不超过45度。竖向活动杆55的顶部成型有向上突起的弧面，转盘7与竖向活动杆55的顶部进行抵接，转动转盘7使得转盘7向下移动时会作用在竖向活动杆55上，使得竖向活动杆55向下移动，竖向活动杆55会推动横向活动杆56向靠近桩身1的方向水平移动。

参照图3、图4，横向活动杆56靠近桩身1的端部成型有弧形板561，横向活动槽54的端部成型有弧形槽541，弧形板561沿弧形槽541进行水平滑动，当竖向活动杆55作用在横向活动杆56上时，弧形板561靠近桩身1并与桩身1抵紧，固定了横向活动杆56和受力环5的位置，达到了定位的效果，此时可以进行拉环6的安装并进行水平抗拉荷载试验。因为受力环5的位置可以进行改变，可以在桩身1上不同的位置进行试验，试验数据更加丰富，适用性更高。

参照图3、图4，横向活动槽54内成型有环形槽57，横向活动杆56上连接有挡片58，挡片58沿着环形槽57进行水平滑动，在活动杆外侧套设有复位弹簧59，复位弹簧59的两端分别连接挡片58和环形槽57端部的内侧壁。在反向旋动转盘7使其向上移动时，复位弹簧59作用在挡片58上使得横向活动杆56向远离桩身1的方向移动，起到了复位的效果，便于进行受力环5的移动。

参照图5，桩端3内安装有传力杆32和竖向力传感器31，传力杆32的顶部和竖向力传感器31进行连接，传力杆32上成型有外螺纹，桩尖4顶部成型有与传力杆32配合的螺纹孔c41，便于进行传力杆32和桩尖4的连接，用于进行抗压或者竖向抗拉荷载试验。通过螺纹安装的方式进行桩尖4的安装，便于进行拆卸和更换不同的桩尖4。桩尖4的顶部成型有环形板42，环形板42和桩端3底部之间留有间隔，在改间隔外侧贴有一层防水膜43，起到了防护的效果。

本实施例的实施原理为：桩身1上的压力盒11用于在进行水平荷载试验时采集数据，桩端3上的的传力杆32和竖向力传感器31用于和桩尖4配合采集抗压和抗拉试验时的数据。在进行水平抗荷载试验时通过拉环6施加水平方向的拉力，拉环6可以固定在桩身1的受力环5上也可以固定在桩头2上，可以进行不同位置的受拉试验。旋动螺纹套管52上的转盘7，转盘7转动并进行下移，下移的过程中挤压竖向活动杆55，竖向活动杆55和横向活动杆56的端部相互抵接，在移动时加压横向活动杆56使得横向活动杆56向内移动，横向活动杆56的端部和桩身1抵紧，固定了受力环5的位置；将转盘7旋松后可以调节受力环5的竖直位置，在不同位置上进行抗拉试验，采用不同位置时抗拉的数据，便于进行水平抗拉荷载试验，提高适用性。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。