本实用新型专利技术公开了一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，预先埋设在模型槽内土体中的模型桩，模型槽两端设有纵向槽钢，纵向槽钢通过连接件连接水平放置的口型构件；口型构件上固定一个竖向加载的滑轮；模型桩上贯穿一根与口型构件丝杆平行的螺杆，螺杆两端通过竖向加载钢丝绳连接竖向加载装置；在模型桩的钢套筒上通过水平加载钢丝绳绕过竖直放置的口型构件上的水平加载的滑轮连接水平加载装置；通过旋拧水平放置的口型构件和竖直放置的口型构件非加载端的花篮螺栓，控制竖向加载的滑轮和水平加载的滑轮滑动，对模型桩施加竖向和水平荷载。本实用新型专利技术为模型桩在组合荷载作用下的室内试验提供一种提高试验精度的加载的装置。
A Composite Load Applying Device for Model Pile Laboratory Test
【技术实现步骤摘要】
一种模型桩室内试验组合荷载施加装置
本技术涉及模型试验领域，具体涉及一种模型桩室内试验组合荷载施加装置。
技术介绍
桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着生产水平的提高和科学技术的发展，桩基的类型、工艺、设计理论、计算方法和应用范围都有了很大的发展。但是，现阶段工程实践中对于桩基在组合荷载作用下的承载变形性状研究多采用荷载分算的方法，将竖直荷载和水平荷载分开计算来探索桩基承载性状。由于缺乏对荷载之间施加顺序、施加方式等的考虑，使得研究存在一定安全隐患。鉴于原位试验有其难以克服的局限性，而模型试验可以根据需要较精确的设定和控制边界条件、桩土材料特性、组合荷载的施加顺序和竖直荷载与水平荷载的占比在研究桩-土相互作用时具有较清的针对性和目的性，获得的信息远比原位试验和静载试验多，还可以来验证数值模拟分析，所以部分学者开始着手研究桩基在室内模型试验中的承载特性，从而为工程实践提供参考。然而有些学者在研究组合荷载作用下的桩基承载特性模型试验时，多采用反力梁和千斤顶施加荷载，而千斤顶施加荷载最大的缺点是需要不断的补压，这将导致荷载施加不稳定，并且使试验复杂性增加；同时，反力梁和千斤顶等构件由于体积较大，会影响实验者清楚地观察模型试验变化过程，所以特设计此加载装置以便能更好的为模型试验服务。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本技术的目的在于完善现有组合荷载作用下桩土相互作用研究方法，并为模型桩在组合荷载作用下的室内试验提供一种加载的装置和试验方法。本技术是通过下述技术方案来实现的。一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，包括模型槽和预先埋设在模型槽内土体中的模型桩；所述模型槽上架设有一对纵向槽钢，在所述纵向槽钢上通过花篮螺栓连接一个水平放置的口型构件；口型构件上固定一个竖向加载的滑轮；所述模型桩上贯穿一根与口型构件丝杆平行的螺杆，螺杆两端通过竖向加载钢丝绳分别绕过一对口型构件的竖向加载的滑轮和一对纵向槽钢端部的滑轮，分别连接左、右竖向加载装置；在所述模型桩的钢套筒上套有一根水平加载钢丝绳，水平加载钢丝绳的一端绕过固定在纵向槽钢中部竖直放置的口型构件上的水平加载的滑轮连接水平加载装置。对于上述技术方案，本技术还有进一步优选的方案：优选的，所述水平加载钢丝绳上设有拉压传感器。优选的，所述纵向槽钢的两侧通过螺栓连接有U型钢片，U型钢片与纵向槽钢相邻螺栓连接段之间构成封闭滑槽，竖向加载的滑轮仅在所述封闭滑槽内发生水平滑动。优选的，所述口型构件为两个钢片将丝杆和滚轴固定形成的方框结构，在滚轴上设有滑轮，在丝杆上设有套轴，其中滑轮用于钢丝绳通过，套轴用于连接花篮螺栓。优选的，所述模型桩套在钢套筒内，模型桩上方放置一个透明玻璃材质的测沉降平台。优选的，所述水平加载装置连接端的水平加载钢丝绳和竖向加载装置连接端的竖向加载钢丝绳上均设有钢丝绳扣具。优选的，所述水平加载装置和竖向加载装置由两个角钢作为托盘，并在支杆其上放置砝码加载。优选的，所述钢套筒外壁两侧设有水平加载连接件，水平加载钢丝绳穿过水平加载连接件后通过钢丝绳扣具将其锁住。优选的，一对口型构件的滑轮下平面和一对纵向槽钢端部的滑轮上平面在同一水平面内。优选的，所述竖直放置的口型构件通过竖向槽钢连接在两个纵向槽钢之间；所述竖向槽钢和纵向槽钢上均设有口型构件的两根丝杆滑动的U型封闭滑槽。与现有技术相比，本技术的有益效果体现在：突破原有该类试验装置的限制，除了控制单方向的荷载施加外，还可以分别控制竖向荷载及水平荷载的施加，从而研究荷载施加顺序对桩基承载性状的研究；该装置还可以控制水平荷载的施加高度，以及控制试验过程中竖向荷载始终竖直向下施加，从而更好地分析桩基在组合荷载下的承载性状；同时，原有试验装置对埋设桩的位置有较大限制，一般都是加载反力梁固定，试桩要求埋设于反力梁轴线下方，而本装置能够实现对布置在模型槽内有效区域(不受边界效应影响)的任何模型桩进行加载与卸载；此外，本装置是通过花篮螺栓控制滑轮滑动，可单人操作、简单方便，并且滑轮滑动的距离可通过花篮螺栓精确控制，从而提高了试验的精确度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术的不当限定，在附图中：图1为模型桩室内试验组合加载装置立面图；图2为模型桩室内试验组合加载装置俯视图；图3为模型桩室内试验组合加载装置B部分右视图；图4为C部分加载装置在G-G剖面的放大图；图5为A部分加载装置在H-H剖面的放大图；图6为D部分口型构件放大图。其中，1为模型槽，2为横向槽钢，3为纵向槽钢，4为U型钢片，5-1为一号滑轮，5-2为二号滑轮，5-3为三号滑轮，5-4为四号滑轮，5-5为五号滑轮，6-1和6-2为左、右竖向加载钢丝绳，6-3为水平加载钢丝绳，7-1为连接件，7-2为花篮螺栓，7-3为口型构件，8-1和8-2为左、右竖向加载装置，8-3为水平加载装置，9为模型桩，10为钢套筒，11为测沉降平台，12为水平加载连接件，13为竖向槽钢，14为钢丝绳扣具，15为纵向螺母滑槽，16为横向螺母滑槽，17为竖向加载螺杆，18为U型封闭滑槽。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本技术，在此本技术的示意性实施例以及说明用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。如图1、2、3所示，一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，包括模型槽1和预先埋设在模型槽1内土体中的模型桩9，其中，模型桩9套在钢套筒10内，模型桩9套在钢套筒10上方放置一个透明玻璃材质的测沉降平台11。其中，模型槽1两端通过横向槽钢2架设有一对纵向槽钢3，纵向槽钢3的两侧通过螺栓连接有U型钢片4，U型钢片4与纵向槽钢3相邻螺栓连接段之间构成封闭滑槽，竖向加载的滑轮仅在所述封闭滑槽内发生水平滑动。在纵向槽钢3的一端(未加载末端)开孔，通过连接件7-1穿过开孔垂直连接一根花篮螺栓7-2，花篮螺栓7-2连接一个水平放置的口型构件7-3；水平放置的口型构件7-3的一端与花篮螺栓7-2的端部圆环连接，另一端固定一个竖向加载的滑轮，本实施例中为一号滑轮5-1和三号滑轮5-3。在钢套筒10中的模型桩9上贯穿一根与口型构件7-3丝杆平行的竖向加载螺杆17，竖向加载螺杆17两端通过左、右竖向加载钢丝绳6-1和6-2分别绕过口型构件7-3的一对滑轮(一号滑轮5-1和三号滑轮5-3)上；左、右竖向加载钢丝绳6-1和6-2的一端分别绕过一对纵向槽钢3端部的二号滑轮5-2和四号滑轮5-4连接左、右竖向加载装置8-1和8-2。一号滑轮5-1、三号滑轮5-3的滚轴下平面与二号滑轮5-2、四号滑轮5-4的滚轴上平面在同一水平面内。五个滑轮均经过二次加工，每个滑轮用丝杆替换掉原装的滚轴。口型构件7-3为加工两片适宜长度的钢片，并在钢片两端各开孔，一端穿过带有滑轮的滚轴，另一端穿过另一根丝杆，在丝杆上设有套轴，用以连接花篮螺栓7-2，整个装置形成一个口字型滑轮系统7-3。在模型桩9的钢套筒10上套有一根水平加载钢丝绳6-3，沿钢套筒10上设有水平加载连接件12，水平加载钢丝绳6-3穿过水平加载连接件12后通过钢丝绳扣具14将其锁住；水平加载钢丝绳6-3的一端绕过水平加载的滑轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，包括模型槽(1)和预先埋设在模型槽(1)内土体中的模型桩(9)；所述模型槽(1)上架设有一对纵向槽钢(3)，在所述纵向槽钢(3)上通过花篮螺栓(7‑2)连接一个水平放置的口型构件(7‑3)；口型构件(7‑3)上固定一个竖向加载的滑轮；所述模型桩(9)上贯穿一根与口型构件(7‑3)丝杆平行的竖向加载螺杆(17)，竖向加载螺杆(17)两端通过竖向加载钢丝绳分别绕过一对口型构件(7‑3)的竖向加载的滑轮和一对纵向槽钢(3)端部的滑轮，分别连接左、右竖向加载装置；在所述模型桩(9)的钢套筒(10)上套有一根水平加载钢丝绳(6‑3)，水平加载钢丝绳(6‑3)的一端绕过固定在纵向槽钢(3)中部竖直放置的口型构件(7‑3)上的水平加载的滑轮连接水平加载装置(8‑3)。
【技术特征摘要】
1.一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，包括模型槽(1)和预先埋设在模型槽(1)内土体中的模型桩(9)；所述模型槽(1)上架设有一对纵向槽钢(3)，在所述纵向槽钢(3)上通过花篮螺栓(7-2)连接一个水平放置的口型构件(7-3)；口型构件(7-3)上固定一个竖向加载的滑轮；所述模型桩(9)上贯穿一根与口型构件(7-3)丝杆平行的竖向加载螺杆(17)，竖向加载螺杆(17)两端通过竖向加载钢丝绳分别绕过一对口型构件(7-3)的竖向加载的滑轮和一对纵向槽钢(3)端部的滑轮，分别连接左、右竖向加载装置；在所述模型桩(9)的钢套筒(10)上套有一根水平加载钢丝绳(6-3)，水平加载钢丝绳(6-3)的一端绕过固定在纵向槽钢(3)中部竖直放置的口型构件(7-3)上的水平加载的滑轮连接水平加载装置(8-3)。2.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述水平加载钢丝绳(6-3)上设有拉压传感器。3.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述纵向槽钢(3)的两侧通过螺栓连接有U型钢片(4)，U型钢片(4)与纵向槽钢(3)相邻螺栓连接段之间构成封闭滑槽，竖向加载的滑轮仅在所述封闭滑槽内发生水平滑动。4.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述口型构件(7-3)为两个钢片将丝杆和滚轴固定形成的方框结构，在滚轴上设有滑轮，在丝杆上设有套轴，其中滑轮用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，甘浩，海维深，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61
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