详情

原文传递一种插拔桩对邻近群桩影响的模型试验装置及试验方法

专利名称：	一种插拔桩对邻近群桩影响的模型试验装置及试验方法
摘要：	本发明公开了一种插拔桩对邻近群桩影响的模型试验装置，包括箱体，在箱体内设有采用饱和土体埋设的邻近单桩与邻近群桩，在邻近单桩与邻近群桩之间设有桩靴，桩靴由电动缸驱动，在邻近单桩远离桩靴的一侧顶部设有单桩水平牵引绳，在单桩水平牵引绳上悬挂有单桩牵引砝码，在邻近群桩远离桩靴的一侧顶部设有群桩水平牵引绳，在群桩水平牵引绳上悬挂有群桩牵引砝码，在邻近单桩的上方设有单桩水平位移导轨，在邻近群桩的上方设有群桩水平位移导轨。本发明还公开了一种应用上述模型试验装置进行插拔桩对邻近桩影响试验的方法。本发明模拟加载的方式更加接近实际工况，可使数据分析更加精确。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学前沿技术研究院
发明人：	杨喜涛;王庆功
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910474995.8
公开号：	CN110106929A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	张金亭
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	301700 天津市武清区武清开发区新兴路1号
主权项：	1.一种插拔桩对邻近群桩影响的模型试验装置，其特征在于，包括箱体，在所述箱体内设有采用饱和土体埋设的邻近单桩与邻近群桩，所述邻近单桩和所述邻近群桩采用相同结构、相同尺寸的桩；在所述邻近单桩与所述邻近群桩之间设有桩靴，所述桩靴由电动缸驱动，所述电动缸安装在反力架上，所述反力架固接在所述箱体的上方，在所述电动缸与所述桩靴之间设有力传感器，所述电动缸与加载控制系统连接；在所述邻近单桩远离所述桩靴的一侧顶部设有单桩水平牵引绳，在所述单桩水平牵引绳上悬挂有单桩牵引砝码，在所述邻近群桩远离所述桩靴的一侧顶部设有群桩水平牵引绳，在所述群桩水平牵引绳上悬挂有群桩牵引砝码，所述单桩牵引砝码和所述群桩牵引砝码均设置在所述箱体的外部；在所述邻近单桩的上方设有单桩水平位移导轨，所述单桩水平位移导轨固接在所述反力架上，在所述单桩水平位移导轨上设有滚轮Ⅰ，所述滚轮Ⅰ设有插装在套管Ⅰ内的滚轮架Ⅰ，所述套管Ⅰ竖直固定在所述邻近单桩的顶部；在所述邻近群桩的上方设有群桩水平位移导轨，所述群桩水平位移导轨固接在所述反力架上，在所述群桩水平位移导轨上设有滚轮Ⅱ，所述滚轮Ⅱ设有插装在套管Ⅱ内的滚轮架Ⅱ，所述套管Ⅱ竖直固定在所述邻近群桩的顶部；在所述邻近单桩的顶部设有单桩水平位移传感器，在所述邻近群桩的顶部设有群桩水平位移传感器；在所述邻近单桩的桩身上设有多组沿桩身长度方向布置的单桩应变传感器，在所述邻近群桩中、靠近所述桩靴一侧的桩上设有多组沿桩身长度方向布置的群桩应变传感器；所述单桩应变传感器、所述群桩应变传感器、所述单桩水平位移传感器、所述群桩水平位移传感器和所述力传感器均与数据分析系统连接。 2.根据权利要求1所述的插拔桩对邻近群桩影响的模型试验装置，其特征在于，在所述箱体内设有位于饱和土体下方的碎石层，在所述箱体的侧壁底部设置有过水阀门。 3.一种应用如权利要求1所述模型试验装置进行插拔桩对邻近桩影响试验的方法，其特征在于，采用以下步骤：一)利用单桩牵引砝码分级逐步给邻近单桩桩头施加远离桩靴方向的水平荷载直至最大允许值，利用群桩牵引砝码分级逐步给邻近群桩桩头施加远离桩靴方向的水平荷载直至最大允许值；给邻近单桩和邻近群桩桩头施加水平荷载的最大允许值确定方法： 1)利用ABAQUS有限元软件根据邻近单桩和邻近群桩所采用桩的参数及桩头约束条件建立非线性地基梁模型； 2)在模型的桩身上沿深度方向每隔一设定距离加设一土弹簧，根据公式1-1以及公式1-2和公式1-3确定各个土弹簧的p-y数据： Pus＝(C1x+C2d)γx (1-2) Pud＝C3dγx (1-3) 式中：Pu—深度x处的极限土抗力，取公式(1-2)与公式(1-3)的最小值； A—考虑循环荷载或者静荷载状态的系数，循环荷载时A＝0.9，短期静载： K—地基反力系数； γ—土体有效重度，kN/m3； z—土体深度，m； D—桩靴直径，m； C1、C2、C3—受砂土内摩擦角影响的系数； d—邻近单桩和邻近群桩所采用桩的直径，m Pus—浅层土的极限土抗力，KN/m； Pud—深层土的极限土抗力，KN/m； P—侧向实际土抗力，kpa； y—侧向实际变位，mm； 3)采用公式1-4确定邻近单桩和邻近群桩所采用桩的极限弯矩式中：σ—屈服强度； Mmax—极限弯矩； yb—桩身边缘到中性轴的最大距离； I—截面惯性矩； 4)确定邻近单桩和邻近群桩所采用桩桩头可承受的极限水平荷载首先将土弹簧数据输入非线性地基梁模型，然后通过在非线性地基梁顶部反复施加水平荷载，来获取模型桩身在相应水平荷载作用下的最大弯矩，直至在非线性地基梁模型顶部施加的水平荷载使模型桩身的最大弯矩与邻近单桩和邻近群桩所采用桩的极限弯矩相等，确定该水平荷载为邻近单桩和邻近群桩所采用桩桩头可承受的极限水平荷载。 5)确定邻近单桩和邻近群桩所采用桩桩头施加水平荷载的最大允许值将邻近单桩和邻近群桩所采用桩桩头可承受的极限水平荷载除以一个安全系数即为邻近单桩桩头施加水平荷载的最大允许值；将邻近单桩桩头施加水平荷载的最大允许值乘以邻近群桩中桩的数量即为邻近群桩桩头施加的水平荷载的最大允许值；二)采用加载控制系统控制电动缸按照设定速度贯入桩靴至设计深度，同时所述单桩应变传感器、所述群桩应变传感器、所述单桩水平位移传感器、所述群桩水平位移传感器和所述力传感器采集相关数据并传输给数据分析系统；三)采用加载控制系统控制电动缸将桩靴的竖向贯入力卸载到最大桩靴贯入阻力的50％，然后使桩靴停留在土层中保持不动直至箱内土体达到固结；四)采用加载控制系统控制电动缸上提桩靴实施拔桩，直至桩靴拔出后所述单桩应变传感器、所述群桩应变传感器、所述单桩水平位移传感器和所述群桩水平位移传感器的数值稳定不变之后结束试验，同时所述单桩应变传感器、所述群桩应变传感器、所述单桩水平位移传感器、所述群桩水平位移传感器和所述力传感器采集相关数据并传输给数据分析系统。
所属类别：	发明专利