一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置及方法，包括由多根管桩组成的群桩，管桩外设有应变片，管桩的上端部一侧均设有管桩引线孔；所述群桩的上部套设沉井结构，沉井结构的顶部设有位移靶标和接长杆，所述沉井结构和所述群桩之间设有抗拔结构和抗压结构。本发明专利技术的研究具有易于拆卸、组装方便、操作简单、成本低、可循环使用等优点，可以方便的进行各类关于沉井+桩的模型试验研究。方便的进行各类关于沉井+桩的模型试验研究。方便的进行各类关于沉井+桩的模型试验研究。

【技术实现步骤摘要】
一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及复合锚碇受力分析技术，尤其涉及一种测定沉井管桩复合锚碇受力的试验装置及方法。

技术介绍

[0002]随着桥梁建设的发展，悬索桥锚碇的跨径不断增加，锚碇基础的体积不断扩大，锚碇基础的造价也呈指数上升，在此基础上提出了一种沉井+桩的复合锚碇基础形式，希望能够综合沉井和桩的优点达到降低造价，缩短工期的目的。
[0003]目前国内外已有的使用该种复合锚碇基础的工程实例有Vincent Thomas Bridge(Ingham et al.,1997)和New Carquinez Bridge(Conte,2008)，但是关于该种复合锚碇基础形式的研究鲜有报道。而且，由于锚碇基础体积过大，现场试验成本高，但是室内缩尺模型试验具有体积小，成本低的优点，能够通过相似模拟确定该复合锚碇的可行性。李永盛和李家平分别在1995年和2005年对江阴长江大桥北锚碇和宁波庆丰大桥锚碇进行过模型试验研究，但是其锚碇模型是基于传统的重力式锚碇基础，且上部锚块的几何形状完全相似于原型锚碇，不仅设计复杂，而且实验操作复杂，周期长。
[0004]因此需要设计一种能够准确模拟复合锚碇的模型以及受力分析装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置及方法，本专利技术的研究具有易于拆卸、组装方便、操作简单、成本低、可循环使用等优点，可以方便的进行各类关于沉井+桩的模型试验研究。
>[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术首先提出一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，包括由多根管桩组成的群桩，管桩外设有应变片，管桩的上端部一侧均设有管桩引线孔；所述群桩的上部套设沉井结构，沉井结构的顶部设有位移靶标和接长杆，所述沉井结构和所述群桩之间设有抗拔结构和抗压结构。
[0008]需要说明的是，本专利技术中的试验装置可以在模型箱中进行，或者直接结合模型土来实现，因此本专利技术不需要限定实施的具体环境和空间。
[0009]在本专利技术中所使用的管桩也即本领域较为常用的模型管桩，这种管桩通常包括中空的桩体，桩体外壁贴有应变片，本专利技术不改变模型管桩内的应变测量结构，本专利技术提供的是一种群桩受力试验装置和方法的设计。
[0010]进一步地，所述沉井结构包括沉井底板，所述沉井底板上设有预留桩孔，所述管桩分别穿入所述预留桩孔内，并通过热熔胶固定连接，形成所述抗拔结构。抗拔结构保证在试验受拉力的时候管桩不会和沉井底板脱空。
[0011]进一步地，所述沉井结构包括沉井配重板，所述管桩顶部浇筑高强度石膏，在石膏凝固前加盖所述沉井配重板，形成所述抗压结构。
[0012]进一步地，所述沉井结构包括沉井底板，所述沉井底板包括边壁，所述边壁上部盖设有沉井配重板，所述边壁上开设第一导线引线孔。
[0013]进一步地，所述沉井配重板上部设有沉井配重仓，在沉井配重仓两侧对称设有沉井配重板把手。
[0014]进一步地，所述沉井结构还包括沉井框架，所述沉井框架套设在边壁外侧，其底部架在沉井底板的边缘，所述沉井框架的侧壁和边壁通过螺丝固定连接，所述沉井框架上设有与所述第一导线引线孔匹配的第二导线引线孔。从外部结构来看，第一导线引线孔和第二导线引线孔基本上处于重合状态。
[0015]进一步地，所述沉井结构还包括沉井顶板，所述沉井顶板盖合在所述沉井框架上，所述沉井顶板下部设有垫层，沉井顶板盖合的时候，垫层可以进入到沉井框架内，确保结构的稳定性。
[0016]进一步地，所述沉井顶板上部设有位移靶标，所述位移靶标设置在所述沉井顶板的3个角部，所述位移靶标可设置在沉井盖板三个顶角处，方便观察计算桩碇组合结构受力作用下沉井盖板长度方向及宽度方向上的倾斜角度。
[0017]进一步地，所述沉井顶板上部设有接长杆，所述接长杆能够连接荷载施加装置，从而对试验装置施加荷载。
[0018]在上述装置的基础上，本专利技术提供一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验方法，所述方法基于上述的装置来实现，所述方法包括以下步骤：
[0019](1)将管桩埋入模型土中至设计标高，安装沉井底板，沉井底板通过预留桩孔放至设计标高，通过在管桩侧面注足量的热熔胶和沉井底板连接，待热熔胶完全凝固后能够起到模型管桩的抗拔作用，以保证在后续试验过程中，管桩不会和沉井底板脱空，同时将相关导线通过管桩引线孔引至沉井底板上方；
[0020](2)在管桩顶端浇筑高强度石膏，并在高强度石膏凝固之前加盖沉井配重板，保证每根管桩顶端均受到来自沉井配重板的竖向荷载，能够将管桩的标高误差控制在2mm之内；
[0021](3)安装沉井框架，通过内六角螺丝连接沉井框架、沉井底板及沉井配重板，同时将相关导线从第一导线引线孔及第二导线引线孔引出，接至外部测量仪器；
[0022](4)安装沉井顶板，通过内六角螺丝将沉井顶板和沉井框架连接在一起，至此沉井管桩复合锚碇装配完成；
[0023](5)安装位移靶标，用热熔胶将位移靶标粘在沉井顶板的设计位置，在试验过程中可以通过位移视觉测量仪记录位移靶标的水平位移及竖向位移的发展；
[0024](6)通过钢丝绳一端连接接长杆，一端连接定滑轮的砝码，通过砝码给沉井管桩复合锚碇施加荷载，其中砝码的荷载及钢丝绳的倾斜角度均符合模型试验设计中的相似准则，通过砝码控制试验过程中每级加载的大小。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026](1)本专利技术提出的沉井+管桩的复合锚碇结构模型试验装置是装配式装置，具有易于拆卸、组装方便、操作简单、成本低、可循环使用等优点，可以方便的进行各类关于沉井+桩的模型试验研究。
[0027](2)本专利技术在模型试验中将沉井及上部锚块的自重及重心通过计算转换装配式沉井的重量，通过配重板辅助实现，大大简化了锚碇模型试验中的复合锚碇的几何形状，操作
方便，可以循环使用；
[0028](3)本专利技术中提到的位移视觉测量仪器精度高(可达0.01mm)，适用于位移比较小的模型试验观察，且相较于传统的位移计测量更简单更精确。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的实施例1的抗拔装置示意图。
[0030]图2是本专利技术的实施例2的抗压装置示意图。
[0031]图3是本专利技术的沉井底板的示意图。
[0032]图4是本专利技术的实施例3的示意图。
[0033]图5是本专利技术的实施例4的整体结构图。
[0034]图6是本专利技术的沉井框架的示意图。
[0035]图7是本专利技术的沉井顶板的示意图。
[0036]图8是本专利技术的实施例4的主视图。
[0037]图9是本专利技术的实施例4的侧视图。
[0038]图10是本专利技术的实施例4的俯视图。
[0039]图11是本专利技术的实施例5的流程图。
[0040]图中标号：管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，包括由多根管桩组成的群桩，管桩外设有应变片，管桩的上端部一侧均设有管桩引线孔；所述群桩的上部套设沉井结构，沉井结构的顶部设有位移靶标和接长杆，所述沉井结构和所述群桩之间设有抗拔结构和抗压结构。2.根据权利要求1所述的一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，所述沉井结构包括沉井底板，所述沉井底板上设有预留桩孔，所述管桩分别穿入所述预留桩孔内，并通过热熔胶固定连接，形成所述抗拔结构。3.根据权利要求1所述的一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，所述沉井结构包括沉井配重板，所述管桩顶部浇筑高强度石膏，在石膏凝固前加盖所述沉井配重板，形成所述抗压结构。4.根据权利要求1所述的一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，所述沉井结构包括沉井底板，所述沉井底板包括边壁，所述边壁上部盖设有沉井配重板，所述边壁上开设第一导线引线孔。5.根据权利要求4所述的一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，所述沉井配重板上部设有沉井配重仓，在沉井配重仓两侧对称设有沉井配重板把手。6.根据权利要求4所述的一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，所述沉井结构还包括沉井框架，所述沉井框架套设在边壁外侧，其底部架在沉井底板的边缘，所述沉井框架的侧壁和边壁通过螺丝固定连接，所述沉井框架上设有与所述第一导线引线孔匹配的第二导线引线孔。7.根据权利要求6所述的一种测定沉井管桩复合锚碇极限承载力的试验装置，其特征是，所述沉井结构还包括沉井顶板，所述沉井顶板盖合在所述沉井框架上，所述沉井顶板下部设有垫层。8.根据权利要求7所述的一种测定沉井管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小晴，郭盼盼，龚晓南，段永乐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：