一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置制造方法及图纸

一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置，包括通过滑轮和钢索与桩连接的水平加载装置、位于桩顶通过方钢和钢索与桩连接的竖向加载装置、连接桩和钢索的套箍、连接桩和方钢的万向轴承连接器和套箍；钢索与套箍连接时，可对模型桩施加水平荷载；方钢和万向轴承连接器连接时，可对模型桩施加竖向荷载；同时连接时，可对模型桩施加水平和竖向组合荷载。相对于现有的加载装置，本发明专利技术适用于多种类型土体上的多种尺寸的桩基试验研究，而且能有效的消除在施加水平荷载过程中装置对桩顶水平移动所产生的摩擦影响，能实现施加不同高度的水平荷载，保证水平荷载作用下竖向荷载对桩体不会产生偏心力，能更为准确的分析组合荷载作用下桩基的承载性能。

【技术实现步骤摘要】
一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置
本专利技术涉及一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置。
技术介绍
随着我国建筑工程项目的不断增多，桩基技术在我国工程领域的应用越来越广泛，因此对工程领域中桩基的性能研究具有重要的价值和意义。近年来，国内外很多学者对桩基进行了大量的研究并取得了一定的成果，而对斜坡桩基础的缺乏系统性的理论以及试验分析。随着国家对偏远地区的大力发展，在复杂地基中的的基建以及桥梁更为广泛，特别是桥梁桩基基本建立在斜坡地基中，水平荷载和竖向荷载共同作用下的桩基越来越多。目前的已有的理论无法直接运用到复杂荷载作用下斜坡桩，主要进行荷载分离式计算，对荷载之间的相互影响没有考虑。针对于此，进行斜坡桩的组合荷载试验对研究斜坡桩的承载机理很有必要。室内模型试验是目前土木工程学科研究中最重要、最广泛的方法。室内模型试验相对于现场试验规模小，容易操作，数据更为精确，而对于竖向与水平组合荷载研究中，随着桩顶水平位移的增加，竖向荷载的的施加会随着桩顶的位移而发证变化，导致竖向荷载不能竖向施加到桩顶，或者虽然能竖向施加载荷，但是施加的方向却会随着桩顶的移动而移动，如公开号为：CN105887946A，专利名称为一种模型桩组合式荷载的室内试验装置的装置，为了方便加载竖向载荷，其采用滑轮机构将竖向的力改变位置，但是其竖向荷载会随着桩顶偏移同步偏移，竖向荷载方向会严重影响到试验结果。基于上述情况，急需研究一种斜坡桩在组合荷载作用下的加载装置，并且能够保证在水平加载过程中，竖向荷载始终沿竖向加载。<br>
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足而提供了一种结构简单、可随不同地层、孔径与孔深需要自行调节冲击器进气量，从而降低能耗，达到节能减排效果的竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置。本专利技术采用如下实施方案实现：一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置，包括模型桩和模型箱，所述模型箱内设有模型土，所述模型桩填埋在模型箱的模型土中，所述模型桩的顶部固定有用于加载垂直载荷的第一套箍，所述第一套箍的顶部上固定有自适应调整平台，所述自适应调整平台包括球头、用于安装球头的底座以及支撑在球头上的水平梁，所述底座固定在第一套箍的顶部，所述底座上设有与球头大小相匹配的半球形凹槽，所述球头滑动连接在所述底座的凹槽内，所述球头的顶部固定有水平梁，所述水平梁的两端分别通过绳索吊装有重量相同的第二加载装置，所述模型桩的中部还套装有用于加载水平载荷的第二套箍，所述模型箱的箱壁上固定有与第二套箍位置对应的定滑轮，所述定滑轮上安装有钢索，钢索通过定滑轮将第二套箍与第一加载装置连接，所述第二套箍与定滑轮的位置使得所述定滑轮与第二套箍之间的钢索为水平状态，所述第一加载装置与定滑轮之间的钢索为垂直状态。采用上述结构，模型桩4在试验过程中顶部的缓慢移动，球头在底座凹槽内也同步进行缓慢的转动，从而保证水平梁在球头上保持平衡，使得水平梁对模型桩顶部施加的力始终保持垂直，保证水平荷载作用下竖向荷载对桩体不会产生偏心力，从而能更为准确的分析组合荷载作用下桩基的承载性能。本实施方式中，所述第二套箍上固定有套环，所述套环为轴心水平布设的圆环，所述钢索与套环为滑动连接。在模型桩在水平施加力的作用下倾斜一定角度时，钢索可以在一定范围内自适应调整，保证定滑轮与套环之间的钢索处于水平的状态。本实施方式中，所述定滑轮通过三脚架固定在模型箱的箱壁上。通过调整三脚架的高度保证使定滑轮与套环之间的钢索处于水平的状态。本实施方式中，所述底座的底部焊接有垂直布设的第一螺栓，所述第一套箍上设有与第一螺栓相匹配的螺孔，所述底座通过第一螺栓固定在第一套箍上。本实施方式中，所述球头上焊接有沿径向布设球铰杆，所述球铰杆上设有外螺纹形成第二螺栓，所述水平梁的中心设有与第二螺栓相匹配的螺孔，所述水平梁通过第二螺栓固定在球头上。本实施方式中，所述水平梁的两侧各固定一个相同的固定环，所述绳索固定在固定环上。本实施方式中，所述水平梁采用方钢。本实施方式中，所述第一、第二套箍与模型桩接触面上设有保护层。与现有的技术相比，本专利技术能够适用于多种类型土体上的多种尺寸的桩基进行组合荷载试验研究，而且能够有效的降低在施加水平荷载过程中装置对桩体移动所产生的的摩擦影响，保证水平荷载作用下竖向荷载对桩体不会产生偏心，且能够实现施加不同高度的水平荷载，能够更为准确的分析组合荷载作用下桩基的承载性能。同时能够改变水平加载方向与斜坡的角度，获得不同加载方向的斜坡桩的承载性能。附图说明图1为本专利技术的侧面示意图；图2为本专利技术的正面结构示意图；图3为图1的局部放大图示；图4为图2的局部放大图示；图5为本专利技术加载装置的俯视图；图6是图3的部分区域示意图；图7为万向轴承连接器示意图；图8为第二套箍52的放大示意图；附图中，1、模型箱，2、模型土，31、第一加载装置，32第二加载装置，4、模型桩，51、第一套箍，52、第二套箍，6、钢索，7、定向滑轮，8、方钢，9、螺栓，10、套环，11、绳索，12、自适应调整平台，13、第二螺栓，14、第二螺栓，15、焊接处，16、固定环，17、底座，18、球头，19、三脚架，20、螺栓，21、套箍的旋转手柄，22、套箍的箍环。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。如图1～8所示，一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置，在进行试验时，根据试验的具体要求将模型桩4填埋在模型箱1的土体中，模型箱1由钢板和方钢焊接成顶部开口的矩形箱体，本实施例的模型箱1中可以填充多种类型土体或多层土体，且可对多种桩型，多桩组进行静压试验，应用范围广。如图3所示，将模型桩4埋设在模型箱1的模型土2内，将用于加载水平载荷的第二套箍52套装在模型桩4上，并且根据试验要求，将第二套箍52调整好位置后与模型装4固定，然后将套环10通过螺栓9旋装在第二套箍52的螺孔内，实现套环与第二套箍52的联动；在模型箱1的箱壁上通过三脚架19固定一个定滑轮7，将钢索6的一端通过定滑轮7与套环10连接，将第一加载装置31固定在钢丝的另一端上，根据试验需要，可以调整三脚架19的高度保证使定滑轮7与套环10之间的钢索6处于水平的状态，第一加载装置31与定滑轮7之间的套环10处于垂直竖向状态，套环10为轴心水平布设的圆环，钢索6与套环10为滑动连接，在模型桩4在水平施加力的作用下倾斜一定角度时，钢索6可以在一定范围内自适应调整，保证定滑轮7与套环10之间的钢索6处于水平的状态。第一套箍51固定在模型桩4的顶部，第一套箍51顶部上固定有自适应调整平台，所述自适应调整平台包括球头、用于安装球头的底座以及支撑在球头上的水平梁，所述底座设有与球头大小相匹配的半球形凹槽，所述球头滑动连接在所述底座的凹槽内，使得球头18可以在底座17内自由转动，球头18的顶部固定有水平梁，本实施例中水平梁采用方钢8，所述水平梁的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置，包括模型桩和模型箱，其特征在于：所述模型箱内设有模型土，所述模型桩填埋在模型箱的模型土中，所述模型桩的顶部固定有用于加载垂直载荷的第一套箍，所述第一套箍的顶部上固定有自适应调整平台，所述自适应调整平台包括球头、用于安装球头的底座以及支撑在球头上的水平梁，所述底座固定在第一套箍的顶部，所述底座上设有与球头大小相匹配的半球形凹槽，所述球头滑动连接在所述底座的凹槽内，所述球头的顶部固定有水平梁，所述水平梁的两端分别通过绳索吊装有重量相同的第二加载装置，/n所述模型桩的中部还套装有用于加载水平载荷的第二套箍，所述模型箱的箱壁上固定有与第二套箍位置对应的定滑轮，所述定滑轮上安装有钢索，钢索通过定滑轮将第二套箍与第一加载装置连接，所述第二套箍与定滑轮的位置使得所述定滑轮与第二套箍之间的钢索为水平状态，所述第一加载装置与定滑轮之间的钢索为垂直状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置，包括模型桩和模型箱，其特征在于：所述模型箱内设有模型土，所述模型桩填埋在模型箱的模型土中，所述模型桩的顶部固定有用于加载垂直载荷的第一套箍，所述第一套箍的顶部上固定有自适应调整平台，所述自适应调整平台包括球头、用于安装球头的底座以及支撑在球头上的水平梁，所述底座固定在第一套箍的顶部，所述底座上设有与球头大小相匹配的半球形凹槽，所述球头滑动连接在所述底座的凹槽内，所述球头的顶部固定有水平梁，所述水平梁的两端分别通过绳索吊装有重量相同的第二加载装置，
所述模型桩的中部还套装有用于加载水平载荷的第二套箍，所述模型箱的箱壁上固定有与第二套箍位置对应的定滑轮，所述定滑轮上安装有钢索，钢索通过定滑轮将第二套箍与第一加载装置连接，所述第二套箍与定滑轮的位置使得所述定滑轮与第二套箍之间的钢索为水平状态，所述第一加载装置与定滑轮之间的钢索为垂直状态。


2.根据权利要求1所述的竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置，其特征在于：所述第二套箍上固定有套环，所述套环为轴心水平布设的圆环，所述钢索与套环为滑动连接。。


3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋冲，陈陆杰，丁鑫，刘盼，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43