用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及组装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及组装方法，包括旋进装置和测量系统；所述的测量系统包括穿芯压力传感器、数据采集系统；所述的旋进装置包括套管、堵头、连接板、螺母和底座；所述的连接板作为承台，其上开设有通孔，所述套管作为试验桩，其上部和下部分别设有螺纹，套管的上部与堵头下部配合，套管的下部与底座配合，堵头的上部穿过所述的穿芯压力传感器后插入到连接板的孔内，其顶部与所述的螺母配合实现了套管在连接板上的固定；所述的穿芯压力传感器与数据采集系统相连。本发明专利技术研究了桩基模型试验中的群桩承载特性，解决了桩和承台如何刚性连接的技术难题。

Rigid Connecting Device and Assembly Method for Pile and Cap Used in Pile Foundation Model Test

The invention discloses a rigid connection device and assembly method for pile and cap used in pile foundation model test, including a rotary precession device and a measuring system; the measuring system includes a core-piercing pressure sensor and a data acquisition system; the rotary precession device comprises a casing, a plug, a connecting plate, a nut and a base; the connecting plate serves as a cap, on which a through hole is provided. As a test pile, the upper and lower parts of the casing are separately provided with threads, the upper part of the casing matches with the lower part of the plug, the lower part of the casing matches with the base, the upper part of the plug passes through the core-piercing pressure sensor and is inserted into the hole of the connecting plate, and the top part of the plug matches with the nut to realize the fixing of the casing on the connecting plate; the core-piercing pressure sensor and the data acquisition system are described. Lian. The invention studies the bearing characteristics of pile groups in pile foundation model test, and solves the technical problem of how to rigidly connect piles and caps.

【技术实现步骤摘要】
用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及组装方法
本专利技术涉及一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及其组装方法。
技术介绍
桩基模型试验是参照桩基实际工作状态，建立与原型具有一定相似性规律的模型，凭借精密的科学仪器和设备，人为地控制试验条件，研究桩基在某一或某些特定情况下的承载特性的试验。模型桩材应满足以下几方面要求：能较好的反映桩体与桩周土体的刚度差异，能适当地反映桩-土接触面的粗糙程度；易于加工及布设测试元件。当模型桩较大时可使用与原型相同标高的钢筋混凝土桩或钢板桩作为模型桩；对于较小的模型桩可使用有机玻璃、PVC管、环氧树脂、钢管、套管或铜棒等材料作为模型桩。目前很多学者使用套管作为试验桩体，连接板作为承台，然而桩和承台的刚性连接方式是试验人员需要考虑的问题，如果考虑不当很容易于原型产生偏移，不易得出相似规律，为了保证试验过程的顺利进行，急需专利技术一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是为在桩基模型试验中得出相似的规律，提供一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及其组装方法，此装置结构简单，组装方便，设计合理，易于操作，既能够保证试验的顺利进行，又能反映原型的真实情况，节约成本，而且所述的构件都能回收利用。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，包括旋进装置和测量系统；所述的测量系统包括穿芯压力传感器、数据采集系统；所述的旋进装置包括套管、堵头、连接板、螺母和底座；所述的连接板作为承台，其上开设有通孔，所述套管作为试验桩，其上部和下部分别设有螺纹，套管的上部与堵头下部配合，套管的下部与底座配合，堵头的上部穿过所述的穿芯压力传感器后插入到连接板的孔内，其顶部与所述的螺母配合实现了套管在连接板上的固定；所述的穿芯压力传感器与数据采集系统相连。待各部件组合完毕后，将整个结构埋设于相应的土体中，即可开展相应的群桩承载特性的模型试验研究。试验完成后的桩顶堵头、穿芯压力传感器和特制螺母可以方便的回收利用。套管连接板优选的，所述的堵头包括上、下部分，两部分均为圆柱形，其下部半径大于上部半径，在下部和下部设有外螺纹。优选的，所述堵头的下部与所述的套管之间通过螺纹连接。优选的，所述堵头的上部与所述的螺母之间通过螺纹连接。优选的，所述的穿芯压力传感器设置在堵头的上部，且位于连接板的底部。优选的，所述穿芯传感器能够准确的测量连接板的压力变化，其外径与套管的外径相同，避免产生扩大头，内径与桩顶堵头中部的外径相同，从而可以套合在一起，并保证能够轻微的滑动，不至于卡死。优选的，所述堵头的中部和连接板开孔的内侧表面光滑，保证在未固定之前能轻微的滑动。进一步优选的，所述的通孔上、下部分的直径不同，上部形成凹槽状用于放置所述的螺母，螺母顶部低于连接板的顶部。进一步优选的，所述的套管、连接板、螺母和桩顶堵头均采用铝制材质。上述用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及其组装方法，包括如下步骤：1)选取一定尺寸的空心套管，套管外周在专业机构用滚花刀做滚花处，以增加与土体的摩擦力，在套管上部的内侧开设20mm长的内丝；2)在连接板不同的位置开设通孔，通孔上、下位置的直径不同，保证在专业车床精准加工；3)加工一定数量的桩顶堵头，堵头的下部开设一定长度的外丝，整个桩顶堵头开设贯穿的圆孔；4)加工相同数量特定尺寸的螺母，螺母上开设两个小圆孔，以便用工具将其旋紧；5)将桩顶堵头旋进于步骤1)得到的空心套管内，将穿芯压力传感器套合进桩顶堵头；6)将桩顶堵头上方套合进开孔的连接板，并用特制的螺母固定紧密；7)待各部件组合完毕后，将整个结构埋设于相应的土体中，即可开展相应的群桩承载特性的模型试验研究。优选的，步骤3)中，所述桩顶堵头下部开设的外丝长度为20mm。优选的，步骤3)中，桩顶堵头开设贯穿的圆孔以便对桩端位移的数据进行采集。优选的，步骤7)中，特制螺母旋紧，保证穿芯压力传感器上下均被压紧，从而能够测量准确的压力数值。优选的，步骤7)中，旋紧的过程应保证垂直度，不致产生倾斜。待试验完毕后，将桩顶堵头、穿芯压力传感器和特制螺母回收。本专利技术研究了桩基模型试验中的群桩承载特性，解决了桩和承台如何刚性连接的技术难题，采用特制的桩顶堵头，完成组合过程，从而保证试验的顺利进行，与前人研究相比，与工程实际更接近，适用范围更广。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的桩顶堵头可以实现桩和承台的刚性连接，其间设置的穿芯压力传感器可以准确的采集桩顶力的数值，桩顶堵头开设圆孔，可以进行对桩端位移数据采集；2、本专利技术的穿芯压力传感器构造简单、体积小、自重轻、安装十分方便，输出灵敏度高，线性、稳定性和重复性好。3、本专利技术的装置结构简单，组装方便，易于操作，轻巧灵便，在一定程度上降低试验成本；4、所述桩顶堵头和特制螺母均为铝制材料，方便安装，且具有耐高低温、质量轻以及开丝方便的优势。5、试验完成后的桩顶堵头、穿芯压力传感器和特制螺母可以方便的回收利用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置示意图；图2是套管的三维示意图；图3是桩顶堵头的三维示意图；图4是螺母的三维示意图；图5是穿心压力传感器的三维示意图；其中，1、套管；2、桩顶堵头；3、穿芯压力传感器；4、螺母；5、连接板。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。正如
技术介绍
所介绍的，目前很多学者使用套管作为试验桩体，连接板作为承台，然而桩和承台的刚性连接方式是试验人员需要考虑的问题，如果考虑不当很容易于原型产生偏移，不易得出相似规律，为了保证试验过程的顺利进行，急需专利技术一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及组装方法。本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，包括旋进装置和测量系统，其中，旋进装置包括依次连接的内侧带丝的套管1、桩顶堵头2、开孔连接板5、螺母4，测量系统包括穿芯压力传感器3、数据采集系统。桩顶堵头2的一端与套管1的带丝一侧连接，另一端放置穿芯压力传感器3后，套合进开孔的连接板5，通过特制尺寸的螺母4固定在开口连接板5的设定位置。穿芯压力传感器3连接在专用的数据采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，包括旋进装置和测量系统；所述的测量系统包括穿芯压力传感器、数据采集系统；所述的旋进装置包括套管、堵头、连接板、螺母和底座；所述的连接板作为承台，其上开设有通孔，所述套管作为试验桩，其上部和下部分别设有螺纹，套管的上部与堵头下部配合，套管的下部与底座配合，堵头的上部穿过所述的穿芯压力传感器后插入到连接板的孔内，其顶部与所述的螺母配合实现了套管在连接板上的固定；所述的穿芯压力传感器与数据采集系统相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，包括旋进装置和测量系统；所述的测量系统包括穿芯压力传感器、数据采集系统；所述的旋进装置包括套管、堵头、连接板、螺母和底座；所述的连接板作为承台，其上开设有通孔，所述套管作为试验桩，其上部和下部分别设有螺纹，套管的上部与堵头下部配合，套管的下部与底座配合，堵头的上部穿过所述的穿芯压力传感器后插入到连接板的孔内，其顶部与所述的螺母配合实现了套管在连接板上的固定；所述的穿芯压力传感器与数据采集系统相连。2.如权利要求1所述的一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，所述的堵头包括上、下两部分，两部分均为圆柱形，其下部半径大于上部半径，在下部和下部外圈均设有外螺纹，内部设有通孔。3.如权利要求2所述的一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，所述堵头的下部与所述的套管之间通过螺纹连接。4.如权利要求2所述的一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，所述堵头的上部与所述的螺母之间通过螺纹连接。5.如权利要求2所述的一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，所述的穿芯压力传感器设置在堵头的上部，且位于连接板的底部。6.如权利要求1所述的一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，其特征在于，所述穿芯传感器能够准确的测量压力的变化，其外径与套管的外径相同，内径与堵头中部的外径相同。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乾青，刘善伟，冯若峰，崔春雨，雷永军，李振宝，马彬，崔伟，袁魁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37