【技术实现步骤摘要】
本技术涉及室内土工低温试验，具体是指一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置。
技术介绍
1、冻土作为一种特殊的岩土材料，其力学性质对温度的变化异常敏感。冻融作用可导致地基产生冻胀和融沉等一系列特殊而复杂的工程问题，进而影响地基基础的稳定性。我国的多年冻土主要分布在青藏高原地区，近年来，随着西部地区经济持续发展和人民生活水平不断提高，该地区大规模电网工程建设不可避免，相应的寒区工程问题也无法回避。架空输电线路基础不同于其他行业基础，以承受上拔荷载为主，而冻土地基中因内部未融冰随温度变化表现出的冻胀作用，使得输电线路基础承受更大的上拔力。青藏±400kv直流联网工程是全世界穿越冻土最长的输电工程，多年冻土地基的稳定性问题成为工程建设的瓶颈，地基基础的设计、施工是工程所面临的建设难题之一，且具有自身行业特点。因此，为了保证冻土区输电工程的正常建设和运行，对冻土区地基基础的稳定性进行研究十分有必要。
2、冻土地区中输电线路基础的设计与施工较常规地基条件要复杂得多，这主要由于冻融条件下岩土体中的三相介质会发生变化，影响地基基础体系的物理力学性质。近年来，针对冻土地区中基础工程的研究多集中在桩基工程方面。现场试验和有限元模拟计算是研究冻土区桩基抗拔性能的常用方式。现场试验需要大量人力、财力且周期长、不可控因素多。有限元模拟计算受软件种类、边界条件和网格划分等因素影响较大。这些都限制着对冻土区桩基抗拔性能的进一步研究。室内缩尺模型试验因其成本低、效率高且条件可控等优势成为较好的选择。目前大多数室内桩基础抗拔缩尺模型试验无法
技术实现思路
1、为了在室内模拟实际的冻土环境和对试验桩基础精确施加上拔荷载，以便进行冻土环境下架空输电线路桩基础的抗拔承载性能试验研究，本技术提供了一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置。解决了传统室内桩基础缩尺模型试验装置无法有效模拟实际冻土环境、无法对试验桩基础精确施加上拔荷载的问题。本技术所采用的技术方案是：一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，包括大型试验箱、冷浴系统、加载系统三大部分。冷浴系统由低温冷浴器（2）、冷冻液（3）、耐低温导管（4）、冷冻液循环管（5）组成。加载系统由上承力钢板（6）、刚性垫板（7）、压力传感器（8）、竖向力加载千斤顶（9）、连接钢筋（10）、下承力钢板（11）组成。大型试验箱（1）、h型横梁（12）、竖向反力架（13）、温度传感器（14）、应变传感器（15）、土压力传感器（16）为试验过程中的基本设施和器材。
2、本技术进一步设置为，上述大型试验箱（1）的侧板与侧板之间，侧板与底板之间均通过焊接连接成一个整体，焊接成整体的试验箱可通过地锚锚固于地面。
3、采用上述方案可增强大型试验箱（1）的整体刚度及稳定性。
4、本技术进一步设置为，在大型试验箱内壁粘贴一定厚度的保温棉（22），在试验桩基底部位置，紧靠保温棉内壁盘绕冷冻液循环管（5），并向内按一定间距绕桩基盘绕，绕至桩基附近，其余冷冻液循环管（5）只需向上按一定间距紧靠保温棉内壁盘绕一圈即可。冷冻液循环管（5）两端伸出土面，通过耐低温导管（4）与低温冷浴器（2）进出口连接。
5、采用上述方案可通过循环的冷冻液（3）对土体（21）进行自下而上的单向降温，可有效模拟实际的冻土环境。
6、本技术进一步设置为，加载系统的下承力钢板（11）通过螺帽（18）与锚固钢筋（17）连接，从而固定在试验桩基础（19）上。竖向力加载千斤顶（9）放置在h型横梁（12）上，压力传感器（8）放置于竖向力加载千斤顶（9）上，在压力传感器（8）和上承力钢板（6）之间放置一块刚性垫板（7），上承力钢板（6）和下承力钢板（11）通过连接钢筋（10）螺栓连接。
7、采用上述方案可通过竖向力加载千斤顶（9）对试验桩基础施加有效的上拔荷载。
8、本技术进一步设置为，加载系统的刚性垫板面积稍大于压力传感器（8），上承力钢板（6）、刚性垫板（7）、压力传感器（8）、竖向力加载千斤顶（9）、h型横梁（12）、下承力钢板（11）和试验桩基础（19）中心尽量布置在一条线上。
9、采用上述方案可使试验桩基础在试验过程中承受均匀的上拔荷载，减少试验误差。
10、本技术进一步设置为，温度传感器（14）沿竖向按一定间距埋于土中，应变传感器（15）粘贴于试验桩基础钢筋笼（20）表面，土压力传感器（16）埋于试验桩基础底部。
11、采用上述方案可通过各类传感器测得试验过程中试验桩基础的相关试验数据。
12、本技术的优点和产生的有益效果是：1、本技术通过低温冷浴器对冷冻液进行降温，冷冻液通过冷冻液循环管实现对土体自下而上的单向降温，可有效模拟实际的冻土环境；2、本技术可通过温度传感器测得试验土体温度，并通过低温冷浴器精确控制试验土体温度，能保证每次试验时土体降温至预设温度，有效提高了试验数据的精确性；3、本技术可通过竖向力加载千斤顶对试验桩基础施加上拔荷载，并通过压力传感器读取每次所加荷载数值，从而实现每级荷载的精确加载，有效模拟了冻土区架空输电线路桩基础受不同上拔荷载作用时的实际情况；4、本技术结构简单、易于操作、对工作环境条件要求低、工作稳定。
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1.一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：包括大型试验箱、冷浴系统、加载系统三大部分，冷浴系统由低温冷浴器（2）、冷冻液（3）、耐低温导管（4）、冷冻液循环管（5）组成，加载系统由上承力钢板（6）、刚性垫板（7）、压力传感器（8）、竖向力加载千斤顶（9）、连接钢筋（10）、下承力钢板（11）组成，H型横梁（12）固定在竖向反力架（13）上，竖向力加载千斤顶（9）放置在H型横梁（12）上，竖向力加载千斤顶（9）上放置压力传感器（8），压力传感器（8）上放置刚性垫板（7），上承力钢板（6）放置于刚性垫板（7）上，大型试验箱（1）、H型横梁（12）、竖向反力架（13）、温度传感器（14）、应变传感器（15）、土压力传感器（16）为试验过程中的基本设施和器材。
2.根据权利要求1所述的一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：大型试验箱（1）内壁粘贴一定厚度的保温棉（22），在试验桩基底部位置，冷冻液循环管（5）紧靠保温棉（22）内壁盘绕，并向内按一定间距绕桩基盘绕，绕至桩基附近，其余冷冻液循环管（5）向上按一定间距紧靠保温棉（22）内
3.根据权利要求1所述的一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：温度传感器（14）布置在试验桩基附近，从箱底向上按一定间距埋至箱顶，土压力传感器（16）埋于试验桩基础（19）底部。
4.根据权利要求1所述的一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：锚固钢筋（17）上端设有螺纹，下承力钢板（11）通过螺帽（18）与锚固钢筋（17）连接，下承力钢板（11）设有四个锚固钢筋螺栓孔，可根据试验桩基所需施加的上拔荷载确定具体锚固钢筋（17）根数。
5.根据权利要求1所述的一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：连接钢筋（10）两端设有螺纹，上承力钢板（6）和下承力钢板（11）通过连接钢筋（10）螺栓连接，上承力钢板（6）和下承力钢板（11）两侧设有四个连接钢筋（10）螺栓孔，可根据试验桩基所需施加的上拔荷载确定具体连接钢筋根数。
6.根据权利要求1所述的一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：刚性垫板（7）面积稍大于压力传感器（8），上承力钢板（6）、刚性垫板（7）、压力传感器（8）、竖向力加载千斤顶（9）、H型横梁（12）、下承力钢板（11）和试验桩基础（19）中心布置在一条直线上。
...【技术特征摘要】
1.一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：包括大型试验箱、冷浴系统、加载系统三大部分，冷浴系统由低温冷浴器（2）、冷冻液（3）、耐低温导管（4）、冷冻液循环管（5）组成，加载系统由上承力钢板（6）、刚性垫板（7）、压力传感器（8）、竖向力加载千斤顶（9）、连接钢筋（10）、下承力钢板（11）组成，h型横梁（12）固定在竖向反力架（13）上，竖向力加载千斤顶（9）放置在h型横梁（12）上，竖向力加载千斤顶（9）上放置压力传感器（8），压力传感器（8）上放置刚性垫板（7），上承力钢板（6）放置于刚性垫板（7）上，大型试验箱（1）、h型横梁（12）、竖向反力架（13）、温度传感器（14）、应变传感器（15）、土压力传感器（16）为试验过程中的基本设施和器材。
2.根据权利要求1所述的一种冻土区架空输电线路桩基抗拔承载性能试验装置，其特征在于：大型试验箱（1）内壁粘贴一定厚度的保温棉（22），在试验桩基底部位置，冷冻液循环管（5）紧靠保温棉（22）内壁盘绕，并向内按一定间距绕桩基盘绕，绕至桩基附近，其余冷冻液循环管（5）向上按一定间距紧靠保温棉（22）内壁盘绕一圈，冷冻液循环管（5）两端伸出土面，通过耐低温导管（4）与低温冷浴器（2）进出口连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾宇，张熙胤，王万平，郑采奕，李政禹，尚白红，张腾州，李亚鹏，仝慧君，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：
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