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原文传递一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置及试验方法

专利名称：	一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置及试验方法
摘要：	一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置及试验方法，装置：两个竖直反力梁设置在下部支撑装置的两侧，水平反力梁固接在两个竖直反力梁之间；试验箱体上端开口，内部装有试验土体，下端固接在下部支撑装置上部，并在上部设有承载钢板，其两个侧壁上开设有圆孔；试验桩模型通过一对圆孔贯穿试验箱体；水平推移装置和位移传感器相对地安装在试验桩模型两端的外侧，水平推移装置的伸缩端与试验桩模型的一端固接；竖向加载装置与水平反力梁固接，其伸缩端与承载钢板的上端中心固接。方法：组装；竖向加载机构施加竖向荷载；水平推移机构施加水平荷载；记录参数并绘制特性曲线。本发明可研究不同土质，不同竖向荷载条件下桩身与土体之间的摩擦特性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏省送变电有限公司
发明人：	吉宏;顾海荣;刘东华;陈江华;马晶;袁广林;杨帆;滕世斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910822817.X
公开号：	CN110629808A
代理机构：	北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘振祥
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁区苏源大道1号
主权项：	1.一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，包括固定连接在地面(14)上的下部支撑装置(11)，其特征在于，还包括电控系统、竖直反力梁(9)、水平反力梁(8)、试验箱体(2)、试验桩模型(1)、水平推移机构(7)和竖向加载机构(6)；所述电控系统包括计算机(15)、位移传感器(5)、设置在水平推移机构(7)内的荷载传感器和设置在竖向加载机构(6)内的荷载传感器；计算机(15)分别与水平推移机构(7)的驱动器、竖向加载机构(6)的驱动器、位移传感器(5)、水平推移机构(7)内的荷载传感器和竖向加载机构(6)内的荷载传感器连接；所述竖直反力梁(9)的数量为两个，且相对设置在下部支撑装置(11)的左右两侧，竖直反力梁(9)的下端均固定连接在地面(14)上，水平反力梁(8)的两端分别与两个竖直反力梁(9)的上端内侧固定连接；所述试验箱体(2)的上端为敞口式结构，试验箱体(2)的下端与下部支撑装置(11)的上端固定连接，试验箱体(2)的内部装载有试验土体(3)，并于试验土体(3)的上方设置有纵向可移动地穿出试验箱体(2)的上开口端的承载钢板(4)，试验箱体(2)的左右两个侧壁上相对地开设有尺寸与试验桩模型(1)相适配的一对圆孔(16)；所述试验桩模型(1)横向贯穿试验箱体(2)及试验土体(3)，其两端分别由一对圆孔(16)延伸到试验箱体(2)左右两端的外侧；所述水平推移机构(7)和位移传感器(5)相对地设置在试验桩模型(1)两端的外侧，水平推移机构(7)具有固定端和相对于固定端可伸缩的伸缩端，水平推移机构(7)的固定端与一个竖直反力梁(9)的内侧固定连接，水平推移机构(7)的伸缩端与试验桩模型(1)的一端固定连接，位移传感器(5)与另一个竖直反力梁(9)的内侧固定连接，且与试验桩模型(1)的另一端相配合；所述竖向加载机构(6)具有固定端和相对于固定端可伸缩的伸缩端，竖向加载机构(6)的固定端与水平反力梁(8)的下端固定连接，竖向加载机构(6)的伸缩端与承载钢板(4)的上端中心区域固定连接。 2.根据权利要求1所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，其特征在于，所述试验箱体(2)与下部支撑装置(11)通过连接螺栓A(12)固定连接；下部支撑装置(11)通过连接螺栓B(13)与地面(14)固定连接。 3.根据权利要求1或2所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，其特征在于，所述水平推移机构(7)的固定端通过固定板(10)与竖直反力梁(9)固定连接；所述竖向加载机构(6)的固定端通过固定板(10)与水平反力梁(8)固定连接。 4.根据权利要求3所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，其特征在于，所述水平推移机构(7)的中心与试验桩模型(1)同轴心地设置，竖向加载机构(6)的中心与试验箱体(2)的中心位置相对齐地设置。 5.根据权利要求4所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，其特征在于，所述水平推移机构(7)和竖向加载机构(6)均由液压作动器、电磁换向阀和液压泵站组成，其中液压作动器通过电磁换向阀与液压泵站连接，电磁换向阀与计算机(15)连接。 6.一种桩和地基土的界面力学性能的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将试验箱体(2)与下部支撑装置(11)通过连接螺栓A(12)固定连接在一起，并将下部支撑装置(11)与地面(14)通过连接螺栓B(13)固定连接在一起；步骤二：将试验土体(3)分层填入试验箱体(2)中，并进行适当的夯实处理，当土层高度达到圆孔(16)的位置时，停止填土并把预制好的试验桩模型(1)通过圆孔(16)穿过试验箱体(2)；步骤三：继续进行剩余试验土体(3)的填埋，并适当夯实处理，填埋完毕后，在试验土体(3)上部放置承载钢板(4)；步骤四：在试验桩模型(1)的两个端部外侧分别安装位移传感器(5)和水平推移机构(7)；在承载钢板(4)中心位置的上方安装竖向加载机构(6)，并通过竖向加载机构(6)向承载钢板(4)施加竖向荷载，以将竖向荷载传递给试验土体(3)；步骤五：在试验土体(3)受到竖向荷载作用稳定之后，再通过水平推移机构(7)向试验桩模型(1)施加水平荷载；步骤六：通过电控系统对竖向加载机构(6)和水平推移机构(7)进行控制，使竖向荷载维持恒定，并采用恒定速率控制水平荷载的加载以使试验桩模型(1)相对于试验土体(3)的剪切位移发生变化，同时，电控系统通过位移传感器(5)记录剪切位移的变化情况，通过竖向加载机构(6)和水平推移机构(7)内的荷载传感器记录竖向荷载以及水平荷载的反力变化情况；步骤七：当剪切位移继续增大，但是水平推移机构(7)所反馈的剪切力逐渐接近某一定值不再继续增加时，试验土体(3)达到稳定状态，停止试验；步骤八：整理在一定竖向荷载作用下试验桩模型(1)的桩身位移和桩侧摩阻力性能数据，绘制桩身水平荷载和位移之间关系曲线，得到桩侧摩阻力和桩土之间相对位移关系及竖向荷载和极限摩阻力之间关系曲线，总结出试验桩模型(1)与试验土体(3)之间的摩擦系数，其中，试验桩模型(1)的摩阻力按公式(1)计算，试验桩模型(1)与试验土体(3)之间的摩擦系数按照公式(2)计算；式中：τ为桩土之间侧摩阻力，单位为Pa； FH为水平推移系统反力，单位为N； A为桩身与土层之间的接触面积，单位为cm2；式中：μ为桩土之间摩擦系数； FV为水平推移系统反力，单位为N； FH为水平推移系统反力，单位为N。 7.根据权利要求6所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验方法，其特征在于，在步骤6中，试验过程中，根据试验需求对竖向荷载和水平位移速率进行人为调节。 8.根据权利要求7所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，其特征在于，所述水平推移机构(7)和位移传感器(5)分别与固定安装在下部支撑装置(11)左右两侧的两个竖直反力梁(9)的内侧固定连接；竖向加载机构(6)与固定连接在两个竖直反力梁(9)之间的水平反力梁(8)的下端面固定连接。 9.根据权利要求8所述的一种桩和地基土的界面力学性能的试验装置，其特征在于，所述竖向加载机构(6)的伸缩端与承载钢板(4)的上端中心固定连接。
所属类别：	发明专利