本发明专利技术提出一种斜桩模型试验装置，包括模型箱系统和加载系统，其中模型箱系统包括模型箱箱体、支撑板、侧板和斜桩定位架，模型箱箱体为上开口的长方体箱，支撑板固定在模型箱箱体上，且支撑板的上表面设置有锯齿形凹槽，侧板的下边放置在支撑板的一锯齿形凹槽中，侧板的背面设置有U型可转动钢箍并放置在支撑板的一锯齿形凹槽中，侧板与支撑板之间的夹角为2°～23°，侧板上开有条形孔，斜桩定位架的背面焊接有螺杆，螺杆穿过侧板条形孔并由螺帽拧紧，斜桩定位架的正面焊接有半封闭式铁皮管。本发明专利技术还提出了相应的斜桩模型试验方法。本发明专利技术的试验装置传力明确、质量可靠，可进行单桩或双桩的压桩模拟，解决了目前斜桩的模型试验问题。
A Model Testing Device for Inclined Piles and Its Test Method
【技术实现步骤摘要】
一种斜桩模型试验装置及试验方法
本专利技术属于桩基工程领域，尤其是一种斜桩模型试验装置及试验方法。
技术介绍
随着我国基础建设的快速发展，越来越多的大型、特种建筑应运而生，如拱形结构、桥梁结构、海洋石油平台、电视塔及输电线路等。这类建筑的基础需要承受很大的斜向荷载，为此，通常将这类桩基础设置成斜桩以承受更大的荷载，此外，在桩基础施工过程中，由于各种因素也会造成直桩倾斜，由于斜桩在外荷载作用下的工作性状和承载机理要比垂直桩的复杂的多，目前对斜桩尤其是预制斜桩的工作机理的认识还不完善，缺乏可行及可靠的分析和计算方法，试验作为探索、解决桩基问题的一种常用方法和研究手段，受到了广泛的关注，但是现场试验费用较高，很少有条件采用；模型试验因其制作简单，操作方便，成为了桩基研究的重要辅助工具。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种斜桩模型试验装置及试验方法，通过采用模型箱系统和加载系统，实现快速模拟倾角在2°～23°之间的预制斜桩的沉桩过程，传力明确、质量可靠，可进行单桩或双桩的压桩模拟，解决了目前斜桩的模型试验问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种斜桩模型试验装置，包括模型箱系统和加载系统，其中：模型箱系统包括模型箱箱体、支撑板、侧板和斜桩定位架，模型箱箱体为上开口的长方体箱，支撑板的两短边分别固定在模型箱箱体上开口的两长边上，且支撑板的上表面设置有若干条平行于模型箱箱体短边的锯齿形凹槽；侧板的下边放置在支撑板的一锯齿形凹槽中，侧板的背面设置有U型可转动钢箍，U型可转动钢箍放置在支撑板的一锯齿形凹槽中，侧板与支撑板之间的夹角为2°～23°，侧板上开有两条平行于模型箱箱体短边的条形孔；斜桩定位架的背面固定焊接有两个螺杆，两个螺杆分别穿过侧板上的两条条形孔并由螺帽拧紧，斜桩定位架的正面焊接有半封闭式铁皮管；加载系统包括第一动杆、第二动杆、油箱、第一液压油缸、第二液压油缸和底座，其中，第一动杆的固定端通过销钉与底座转动式连接，第一动杆的末端通过销钉与第二动杆的支点转动式连接，第二动杆的一端与第二液压油缸连接，第二液压油缸固定安装在第一动杆的中部上端，第二动杆的另一端安装加载杆，第一动杆的中部下端与第一液压油缸连接，第一液压油缸固定安装在底座上；油箱与第一液压油缸、第二液压油缸均连接。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，模型箱箱体的底板、左右侧面板、后面板为钢板焊接组成，模型箱箱体的正面板为加强有机玻璃板，所述加强有机玻璃板的外侧设置有一条垂直方向、两条水平方向的钢箍，模型箱箱体上开口四周边沿均焊接有等边角钢，两长边的等边角钢中心线上各设有若干个孔。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，支撑板为一钢板，支撑板的两短边各设有若干个孔。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，侧板为一钢板，侧板的上边、下边均设有刻度线，侧板的背面焊接有两个铁块，所述两个铁块分别安装在条形孔的两端部且与条形孔垂直，两个铁块的上端均与侧板的上边对齐，两个铁块的外侧中心设有插孔。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，斜桩定位架为一铁块，其正面、背面均有中心刻度线，半封闭式铁皮管位于正面中心刻度线上，螺杆位于背面中心刻度线上。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，第一动杆、第二动杆均为变截面箱体结构，第二动杆与加载杆之间焊接有封头板。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，底座为钢筋混凝土块体，底座底面四角均设有铁支座。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验装置，加载杆为活塞式加载油缸，且加载杆末端设有外螺纹。一种基于上述任一的斜桩模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：步骤1：在模型箱箱体内装入土体并压实，将支撑板固定在模型箱箱体上；步骤2：将侧板和U型可转动钢箍放置在支撑板的锯齿形凹槽中，并调节侧板与支撑板之间的夹角，所述夹角为2°～23°；步骤3：根据模型桩的截面形状和尺寸制作半封闭式铁皮管，并将其焊接在斜桩定位架上，半封闭式铁皮管的中心线与斜桩定位架的正面中心刻度线对准；步骤4：斜桩定位架的背面螺杆穿过侧板的条形孔，将半封闭式铁皮管的中心线对准侧板的刻度线后固定；步骤5：制作模型桩和桩帽，将桩帽的一端套在模型桩的桩头上；步骤6：将带桩帽的模型桩斜向插入半封闭式铁皮管中；步骤7：启动加载系统，调整第一动杆、第二动杆的位置和加载杆的角度，将加载杆与桩帽的另一端拧紧；步骤8：对模型桩施压，将模型桩连续均匀地压入土体至设计标高。进一步的，本专利技术的斜桩模型试验方法，桩帽为一铁件，一端的开口内壁形状及尺寸与模型桩一致，另一端的开口内壁为圆形并设有内螺纹。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术的斜桩模型试验装置通过模型箱系统和加载系统实现快速模拟倾角在2°～23°之间的预制斜桩的沉桩过程。2、本专利技术的斜桩模型试验装置可进行单桩或双桩的压桩模拟，解决了目前斜桩的模型试验问题。3、本专利技术的斜桩模型试验装置结构简单，传力明确、质量可靠，试验方法简便。附图说明图1是本专利技术的斜桩模型试验装置的模型箱箱体结构示意图；图2是本专利技术的斜桩模型试验装置的支撑板结构示意图；图3是本专利技术的斜桩模型试验装置的侧板结构示意图之一；图4是本专利技术的斜桩模型试验装置的侧板结构示意图之二；图5是本专利技术的斜桩模型试验装置的斜桩定位架结构示意图；图6是本专利技术的斜桩模型试验装置的支撑板、侧板、斜桩定位架的组合示意图；图7是本专利技术的斜桩模型试验装置的桩帽结构加载杆，其中(a)为圆形桩帽一端开口内示意图，(b)为圆形桩帽另一端开口内示意图，(c)方形桩帽一端开口内示意图，(d)方形桩帽另一端开口内示意图；图8是本专利技术的斜桩模型试验装置的加载系统结构示意图；图9是本专利技术的斜桩模型试验装置的整体结构示意图。附图标记含义：1：加载杆，2：第一动杆，3：油箱，4：第二动杆，5：第一液压油缸，6：第二液压油缸，9：底座，10：铁支座，11：模型箱箱体，12：支撑板，13：侧板，14：斜桩定位架，15：锯齿形凹槽，16：U型可转动钢箍，17：条形孔，18：半封闭式铁皮管，19：螺杆，20：钢箍，21：等边角钢，22：刻度线，23：铁块，24：模型桩。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。一种斜桩模型试验装置，包括模型箱系统和加载系统，其中：模型箱系统包括模型箱箱体11、支撑板12、侧板13和斜桩定位架14。模型箱箱体11为上开口的长方体箱，长×宽×高为1500×1000×1200mm。模型箱箱体11的底板、左右侧面板、后面板为3mm厚的钢板焊接组成，模型箱箱体11的正面板为6mm厚的加强有机玻璃板，尺寸为1000×1200mm，所述加强有机玻璃板的外侧设置有一条垂直方向、两条水平方向的钢箍20。模型箱箱体11上开口四周边沿均焊接有L80×5的等边角钢21，两长边的等边角钢21中心线上各设有若干个直径为10mm的孔，孔间距为300mm，第一个孔距离模型箱箱体后面板50mm。支撑板12为一钢板，长×宽为1150×400mm，厚10mm。支撑板12的两短边各设有若干个直径为10mm的孔，两短边分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种斜桩模型试验装置，其特征在于，包括模型箱系统和加载系统，其中：模型箱系统包括模型箱箱体(11)、支撑板(12)、侧板(13)和斜桩定位架(14)，模型箱箱体(11)为上开口的长方体箱，支撑板(12)的两短边分别固定在模型箱箱体(11)上开口的两长边上，且支撑板(12)的上表面设置有若干条平行于模型箱箱体(11)短边的锯齿形凹槽(15)；侧板(13)的下边放置在支撑板(12)的一锯齿形凹槽(15)中，侧板(13)的背面设置有U型可转动钢箍(16)，U型可转动钢箍(16)放置在支撑板(12)的一锯齿形凹槽(15)中，侧板(13)与支撑板(12)之间的夹角为2°～23°，侧板(13)上开有两条平行于模型箱箱体(11)短边的条形孔(17)；斜桩定位架(14)的背面固定焊接有两个螺杆(19)，两个螺杆(19)分别穿过侧板(13)上的两条条形孔(17)并由螺帽拧紧，斜桩定位架(14)的正面焊接有半封闭式铁皮管(18)；加载系统包括第一动杆(2)、第二动杆(4)、油箱(3)、第一液压油缸(5)、第二液压油缸(6)和底座(9)，其中，第一动杆(2)的固定端通过销钉与底座(9)转动式连接，第一动杆(2)的末端通过销钉与第二动杆(4)的支点转动式连接，第二动杆(4)的一端与第二液压油缸(6)连接，第二液压油缸(6)固定安装在第一动杆(2)的中部上端，第二动杆(4)的另一端安装加载杆(1)，第一动杆(2)的中部下端与第一液压油缸(5)连接，第一液压油缸(5)固定安装在底座(9)上；油箱(3)与第一液压油缸(5)、第二液压油缸(6)均连接。...
【技术特征摘要】
1.一种斜桩模型试验装置，其特征在于，包括模型箱系统和加载系统，其中：模型箱系统包括模型箱箱体(11)、支撑板(12)、侧板(13)和斜桩定位架(14)，模型箱箱体(11)为上开口的长方体箱，支撑板(12)的两短边分别固定在模型箱箱体(11)上开口的两长边上，且支撑板(12)的上表面设置有若干条平行于模型箱箱体(11)短边的锯齿形凹槽(15)；侧板(13)的下边放置在支撑板(12)的一锯齿形凹槽(15)中，侧板(13)的背面设置有U型可转动钢箍(16)，U型可转动钢箍(16)放置在支撑板(12)的一锯齿形凹槽(15)中，侧板(13)与支撑板(12)之间的夹角为2°～23°，侧板(13)上开有两条平行于模型箱箱体(11)短边的条形孔(17)；斜桩定位架(14)的背面固定焊接有两个螺杆(19)，两个螺杆(19)分别穿过侧板(13)上的两条条形孔(17)并由螺帽拧紧，斜桩定位架(14)的正面焊接有半封闭式铁皮管(18)；加载系统包括第一动杆(2)、第二动杆(4)、油箱(3)、第一液压油缸(5)、第二液压油缸(6)和底座(9)，其中，第一动杆(2)的固定端通过销钉与底座(9)转动式连接，第一动杆(2)的末端通过销钉与第二动杆(4)的支点转动式连接，第二动杆(4)的一端与第二液压油缸(6)连接，第二液压油缸(6)固定安装在第一动杆(2)的中部上端，第二动杆(4)的另一端安装加载杆(1)，第一动杆(2)的中部下端与第一液压油缸(5)连接，第一液压油缸(5)固定安装在底座(9)上；油箱(3)与第一液压油缸(5)、第二液压油缸(6)均连接。2.根据权利要求1所述的斜桩模型试验装置，其特征在于，模型箱箱体(11)的底板、左右侧面板、后面板为钢板焊接组成，模型箱箱体(11)的正面板为加强有机玻璃板，所述加强有机玻璃板的外侧设置有一条垂直方向、两条水平方向的钢箍(20)，模型箱箱体(11)上开口四周边沿均焊接有等边角钢(21)，两长边的等边角钢(21)中心线上各设有若干个孔。3.根据权利要求1所述的斜桩模型试验装置，其特征在于，支撑板(12)为一钢板，支撑板(12)的两短边各设有若干个孔。4.根据权利要求1所述的斜桩模型试验装置，其特征在于，侧板(13)为一钢板，侧板(13)的上边、...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋跃楠，李国，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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