一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于建筑用试验设备技术领域，涉及一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置，内管嵌套在外管内，内管的下部作为端头板，内管的上部通过弧形拐角与端头板连接，外管和内管之间形成内外管间隙，外管和内管的顶端通过顶板刚性连接，硅胶填充在外管和内管的底端空隙内，外管和内管的顶部两侧预留导线孔，外管和内管之间距离顶板400mm和800mm处沿圆周方向分别等距安装四个的球形结构的滑动垫块，滑动垫块放置在滑动垫块底部托板上，内外管间隙中安装有微型摄像头，光纤传感器安装在外管内壁和内管外壁上，电阻式微型土压力计安装在模型管桩桩体底部；其结构简单，操作方便，便于维护，成本低，试验结果直观精确。

A visual open double wall model pile test device

The utility model belongs to the technical field of building test equipment, and relates to a visual exposure model of double wall pipe pile test device, the inner tube is embedded in the outer tube, the inner tube as the lower end plate, the inner tube is connected with the upper part of the arc corner end plate, the outer tube and the inner tube is formed between the inner and outer pipe the gap at the top of the outer pipe and the inner pipe, connected by rigid roof, silica gel filled in the outer pipe and the inner pipe of the bottom within the void, on both sides of the top of the outer pipe and the inner tube for the wire hole, the outer tube and the inner tube structure of spherical distance between roof 400mm and 800mm respectively at equal distance along the circumferential direction of the installation of four the sliding block, the sliding pad block is arranged in the sliding pad at the bottom of the tray, inside and outside the tube has a miniature camera installation gap, optical fiber sensor is installed on the inner wall of the outer tube and the inner tube outer wall, micro earth pressure gauge installed on the model of pile resistance The structure of the pile is simple, the operation is convenient, the maintenance is convenient, the cost is low, and the test result is intuitionistic and accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置
：本技术属于建筑用试验设备
，涉及一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置。
技术介绍
：管桩作为一种地基处理及桩基础形式因其承载能力高、稳定性好、挤土有限、对周边影响少、施工速度快等优点在道路工程、离岸工程和桥梁工程中得到越来越广泛的应用，并发挥着巨大的作用。当敞口管桩贯入地基或是海床时，一部分土体挤入桩孔内形成土塞。管桩的竖向抗压承载力不仅包含桩外侧摩阻力和管壁端阻，土塞的承载力亦是重要的组成部分。土塞的形成对桩外壁和桩侧土的荷载传递也会产生重要影响。因此，明确土塞的形成和荷载传递机理现已成为准确预估管桩承载性能的关键。现有的管桩模型试验装置采用的大多为不透明单壁模型桩，不能分离桩壁内、外两侧的摩阻力，无法测得桩内侧摩阻力，不能准确评估土塞对桩体承载性能的影响，无法得知开口管桩真实的荷载传递过程，更不能直接观察沉桩过程中土塞形成的真实情况。土塞与管桩动力相互作用存在较大复杂性，现有研究大多选择忽视土塞对管桩承载性能的影响，或是选用尤为简化的方式来考虑土塞对管桩的作用，如将土塞对管桩的作用考虑为简单的分布式模型或动摩擦力，不能很好的揭示土塞对管桩承载性能的影响。因此，有必要开发和研制一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置，开展新型室内模型试验研究，更加深入的研究沉桩过程中以及沉桩后土塞对管桩承载特性的影响规律。
技术实现思路
：本技术的专利技术目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置，采用该装置可直观观察沉桩过程中土塞的形成和变化情况，获取桩侧剪切带的分布特征，分离出桩壁内、外侧的侧摩阻力以及端承阻力，从而深入揭示土塞对管桩承载特性的影响规律。为了实现上述目的，本技术的主体结构包括外管、内管、内外管间隙、导线孔、光纤传感器、微型摄像头、端头板、顶板、弧形拐角、激光位移测距传感器、投光线、电阻式微型土压力计、滑动垫块、滑动垫块底部托板、硅胶和固定支架；外管、内管、端头板、顶板、弧形拐角和硅胶组成透明双壁管桩桩体，内管嵌套在外管内，内管的下部作为端头板，内管的上部通过弧形拐角与端头板连接，外管和内管之间形成内外管间隙，外管和内管的顶端通过顶板刚性连接，硅胶填充在外管的底端和内管的底端之间留有的5mm空隙内，实现外管和内管的弹性连接，同时防止试验过程中饱和砂土中的水进入内外管间隙中；外管和内管的顶部两侧对称式预留直径30mm的导线孔，导线孔的圆心与顶板的距离为50mm，外管和内管之间距离顶板400mm和800mm处沿圆周方向分别等距安装四个的球形结构的滑动垫块，滑动垫块放置在滑动垫块底部托板上，导线孔的圆心与距其最近的滑动垫块的球心在同一水平面的投影与管桩轴心在此水平面的投影的连线成45度夹角；激光位移测距传感器用固定支架粘接在透明双壁管桩桩体的顶部，激光位移测距传感器发出的激光射线与透明双壁管桩桩体的轴线重合，激光位移测距传感器的绝缘电缆由透明双壁管桩桩体上部侧面处预留的导线孔导出；在“管桩-桩侧土”和“管桩-土塞”界面上的内外管间隙中分别安装有两个微型摄像头(其中“管桩-桩侧土”和“管桩-土塞”界面是指管桩与外侧的土和管桩与内侧土的接触面)，管桩-桩侧土”和“管桩-土塞”界面上的微型摄像头成60°交角，以获取两个界面处的三维数字图像，“管桩-桩侧土”的微型摄像镜头由上到下等距安装在整个透明双壁管桩桩体桩长范围内，“管桩-土塞”界面的微型摄像镜头等距安装在透明双壁管桩桩体下部约2/3处；每个微型摄像头的导线经内外管间隙引到透明双壁管桩桩体的桩顶位置处再经导线孔导出；内管外壁和外管内壁两侧均对称安装有光纤传感器，用于测量透明双壁管桩桩体外侧侧摩阻力和内侧侧摩阻力；外管内壁的光纤传感器由上到下等距安装在整个透明双壁管桩桩体桩长范围内，内管外壁的光纤传感器等距安装在透明双壁管桩桩体下部2/3处，每个光纤传感器的导线经内外管间隙引到透明双壁管桩桩体的桩顶位置处再经导线孔导出，电阻式微型土压力计安装在透明双壁管桩桩体底部，用以测量沉桩过程中以及沉桩后桩体的端承阻力；光纤传感器和电阻式微型土压力计的导线分别与外部的光纤光栅解调仪和3816采集箱相连后再分别连接电脑，实现试验过程中数据的实时采集；微型摄像头的导线与外部的另一台电脑相连，以便实时获取“管桩-桩侧土”和“管桩-土塞”两界面的三维数字图像。本技术所述内管、外管、顶板和端头板采用钢化玻璃制成，透明双壁管桩桩体的总桩长为1230mm，外管全长1200mm，横截面外径×内径为160mm×146mm的圆环；内管全长1220mm，其上部和下部横截面为不等圆，上部长度为1205mm，横截面外径×内径为128mm×114mm，下部长度为15mm，横截面外径×内径为160mm×114mm，顶板为10mm厚的环形结构。本技术与现有技术相比，具有以下优点：一是桩体采用耐磨性好的特质钢化玻璃内、外双管套制而成，可实现内、外侧摩阻力和桩端阻力的分别测量，更加真实的揭示桩-土界面的荷载传递机制；二是采用高精度激光位移测距传感器，可反应土塞高度的实时变化；三是在透明内、外双管的间隙放置微型摄像头，可直观的获取“管桩-桩侧土”和“管桩-土塞”两个界面处的三维数字图像，进一步获得沉桩过程中和桩体贯入后施加不同荷载下，桩孔内土塞以及桩侧土土颗粒的位移、旋转、破碎情况和颗粒间的孔隙特征变化情况；四是透明双壁管桩由内管、外管、顶板组装而成，有利于传感器的安装和拆卸，如有个别传感器的损坏可随时拆除换新，能避免整根桩的更换，节省试验成本；其结构简单，操作方便，便于维护，成本低，试验结果直观精确。附图说明图1为本技术的主体结构原理示意图。图2为本技术所述外管(a)、内管(b)和顶板连接结构示意图。图3为本技术所述内管底部端头板横截面结构示意图。图4为本技术所述激光位移测距传感器安装位置示意图。图5为本技术所述电阻式微型土压力计安装位置示意图。图6为本技术所述滑动垫块位置示意图。图7为本技术所述光纤传感器安装位置示意图。图8为本技术所述微型摄像头安装位置示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。具体实施方式：下面通过实施例并结合附图对本技术做进一步说明。实施例：本实施例的主体结构包括外管1、内管2、内外管间隙3、导线孔4、光纤传感器5、微型摄像头6、端头板7、顶板8、弧形拐角9、激光位移测距传感器10、投光线11、电阻式微型土压力计12、滑动垫块13、滑动垫块底部托板14、硅胶15和固定支架16；外管1、内管2、端头板7、顶板8、弧形拐角9和硅胶15组成透明双壁管桩桩体，内管2嵌套在外管1内，内管2的下部作为端头板7，内管2的上部通过弧形拐角9与端头板7连接，外管1和内管2的顶端通过顶板8刚性连接，硅胶15填充在外管1的底端和内管2的底端之间留有的5mm空隙内，实现外管1和内管2的弹性连接，同时防止试验过程中饱和砂土中的水进入内外管间隙3中；外管1和内管2的顶部两侧对称式预留直径30mm的导线孔4，导线孔4的圆心与顶板8的距离为50mm，外管1和内管2之间距离顶板8400mm和800mm处沿圆周方向分别等距安装四个的球形结构的滑动垫块13，滑动垫块13放置在滑动垫块底部托板14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置，其特征在于主体结构包括外管、内管、内外管间隙、导线孔、光纤传感器、微型摄像头、端头板、顶板、弧形拐角、激光位移测距传感器、投光线、电阻式微型土压力计、滑动垫块、滑动垫块底部托板、硅胶和固定支架；外管、内管、端头板、顶板、弧形拐角和硅胶组成透明双壁管桩桩体，内管嵌套在外管内，内管的下部作为端头板，内管的上部通过弧形拐角与端头板连接，外管和内管之间形成内外管间隙，外管和内管的顶端通过顶板刚性连接，硅胶填充在外管的底端和内管的底端之间留有的5mm空隙内；外管和内管的顶部两侧对称式预留直径30mm的导线孔，导线孔的圆心与顶板的距离为50mm，外管和内管之间距离顶板400mm和800mm处沿圆周方向分别等距安装四个的球形结构的滑动垫块，滑动垫块放置在滑动垫块底部托板上，导线孔的圆心与距其最近的滑动垫块的球心在同一水平面的投影与管桩轴心在此水平面的投影的连线成45度夹角；激光位移测距传感器用固定支架粘接在透明双壁管桩桩体的顶部，激光位移测距传感器发出的激光射线与透明双壁管桩桩体的轴线重合，激光位移测距传感器的绝缘电缆由透明双壁管桩桩体上部侧面处预留的导线孔导出；在“管桩‑桩侧土”和“管桩‑土塞”界面上的内外管间隙中分别安装有两个微型摄像头，管桩‑桩侧土”和“管桩‑土塞”界面上的微型摄像头成60°交角，“管桩‑桩侧土”的微型摄像镜头由上到下等距安装在整个透明双壁管桩桩体桩长范围内，“管桩‑土塞”界面的微型摄像镜头等距安装在透明双壁管桩桩体下部2/3处；每个微型摄像头的导线经内外管间隙引到透明双壁管桩桩体的桩顶位置处再经导线孔导出；内管外壁和外管内壁两侧均对称安装有光纤传感器，外管内壁的光纤传感器由上到下等距安装在整个透明双壁管桩桩体桩长范围内，内管外壁的光纤传感器等距安装在透明双壁管桩桩体下部2/3处，每个光纤传感器的导线经内外管间隙引到透明双壁管桩桩体的桩顶位置处再经导线孔导出，电阻式微型土压力计安装在透明双壁管桩桩体底部，光纤传感器和电阻式微型土压力计的导线分别与外部的光纤光栅解调仪和3816采集箱相连后再分别连接电脑，微型摄像头的导线与外部的另一台电脑相连。...

【技术特征摘要】
1.一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置，其特征在于主体结构包括外管、内管、内外管间隙、导线孔、光纤传感器、微型摄像头、端头板、顶板、弧形拐角、激光位移测距传感器、投光线、电阻式微型土压力计、滑动垫块、滑动垫块底部托板、硅胶和固定支架；外管、内管、端头板、顶板、弧形拐角和硅胶组成透明双壁管桩桩体，内管嵌套在外管内，内管的下部作为端头板，内管的上部通过弧形拐角与端头板连接，外管和内管之间形成内外管间隙，外管和内管的顶端通过顶板刚性连接，硅胶填充在外管的底端和内管的底端之间留有的5mm空隙内；外管和内管的顶部两侧对称式预留直径30mm的导线孔，导线孔的圆心与顶板的距离为50mm，外管和内管之间距离顶板400mm和800mm处沿圆周方向分别等距安装四个的球形结构的滑动垫块，滑动垫块放置在滑动垫块底部托板上，导线孔的圆心与距其最近的滑动垫块的球心在同一水平面的投影与管桩轴心在此水平面的投影的连线成45度夹角；激光位移测距传感器用固定支架粘接在透明双壁管桩桩体的顶部，激光位移测距传感器发出的激光射线与透明双壁管桩桩体的轴线重合，激光位移测距传感器的绝缘电缆由透明双壁管桩桩体上部侧面处预留的导线孔导出；在“管桩-桩侧土”和“管桩-土塞”界面上的内外管间隙中分别安装有两个微型摄像头，管桩-桩侧土”和“...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊伟，朱娜，凌贤长，李晓玲，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37