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原文传递一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置及使用方法

专利名称：	一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置及使用方法
摘要：	本发明提供一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置及使用方法，包括模型箱，模型箱中自底向上分层填筑地基土，地基土中埋设有桩，它还包括位于桩顶上方的竖向加载承载板、限制竖向加载承载板水平向位移的四根支撑杆和位于竖向加载承载板与桩之间的桩顶套件；竖向加载承载板与支撑杆通过螺帽固定连接，支撑杆通过竖向滚轴连接于模型箱的外侧壁上，且支撑杆通过滚轴作用连同承载板一起仅发生竖向位移；桩顶套件采用H形钢质套环，以对桩顶起到水平滑移约束作用；该装置通过插入反转后承载板的预留孔洞模拟桩顶嵌固约束。本发明可以模拟桩顶水平滑移约束和嵌固约束，更加贴近实际的模拟工程中桩身受力与变形，增加桩基模型试验的多样化和便捷性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	郑州大学
发明人：	张浩;孙凯;张亚沛;张景飞;时刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910068902.1
公开号：	CN109750692A
代理机构：	北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	汤东凤
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	450001 河南省郑州市高新区科学大道100号郑州大学新校区
主权项：	1.一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，包括模型箱，模型箱中自底向上分层填筑地基土，地基土中埋设有桩，其特征在于：它还包括位于桩顶上方的竖向加载承载板(1)、限制竖向加载承载板水平向位移的四根支撑杆(2)和位于竖向加载承载板与桩之间的桩顶套件(3)；所述竖向加载承载板(1)与支撑杆(2)通过螺帽(4)固定连接，支撑杆(2)通过竖向滚轴(5)连接于模型箱的外侧壁上，且支撑杆(2)通过滚轴作用连同承载板一起仅发生竖向位移；桩顶套件(3)采用H形钢质套环。 2.根据权利要求1所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，其特征在于：所述竖向加载承载板(1)采用钢板，竖向加载承载板的四角处分别设有直径与支撑杆(2)直径相同的孔洞，竖向加载承载板的中心处设有直径与桩顶套件(3)外壁直径相同的凹口，当凹口向上时，凹口内设置钢质垫块(6)，垫块(6)直径与凹口直径相同，厚度与凹口深度相同。 3.根据权利要求1所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，其特征在于：所述支撑杆(2)的上部设有外螺纹，支撑杆(2)的上部穿过竖向加载承载板(1)四角处的孔洞通过上下螺帽(4)与竖向加载承载板(1)固定，支撑杆(2)的下部穿过2个竖向滚轴(5)。 4.根据权利要求1或3所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，其特征在于：所述竖向滚轴(5)内芯中空，竖向滚轴(5)的内壁直径与支撑杆(2)直径相同，竖向滚轴(5)的内壁外侧为4组钢质滚珠及润滑油填充，竖向滚轴(5)的使得支撑杆(2)可竖向自由位移；所述竖向滚轴(5)通过底座与模型箱焊接固定，竖向滚轴(5)可限制支撑杆(2)的水平向位移。 5.根据权利要求1所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，其特征在于：通过在所述桩顶套件(3)上部凹口内设置钢质滚珠(7)及其填充润滑油来模拟桩顶水平滑移约束条件，通过将竖向加载承载板翻转，取出中心垫块(6)，将桩顶套件嵌入竖向加载承载板凹口来模拟桩顶嵌固约束。 6.根据权利要求1或5所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束的试验装置，其特征在于：所述桩顶套件(3)的上部凹口深度为钢质滚珠(7)直径的2/3，桩顶套件(3)的下部凹口深度为试验桩横截面直径的1.5～2.0倍，桩顶套件(3)的下部凹口直径与桩横截面直径相同。 7.一种如权利要求1所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束试验装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤： (1)将支撑杆(2)的上部内穿竖向加载承载板(1)四角处的孔洞，并在竖向承载板的上下两侧用螺帽固定； (2)将桩顶套件(3)的下部凹口套入桩顶，在桩顶套件(3)上部凹口内设置6～8颗钢质滚珠(7)，并在钢质滚珠(7)的孔隙内填充润滑油，减少试验中桩顶发生水平滑移时的摩阻力； (3)将连接好支撑杆(2)的竖向加载承载板(1)放到桩顶上方，支撑杆(2)的下部穿入竖向滚轴(5)中，通过四根支撑杆(2)和中心试验桩(8)支撑竖向加载承载板(1)； (4)根据试验工况，在竖向加载承载板(1)上放置竖向荷载配重块(9)，用于模拟桩基轴向承载； (5)在桩基一侧施加堆载，开展桩顶为水平滑移约束时的水平被动受荷试验。 8.根据权利要求7所述的一种模拟桩顶水平滑移和嵌固约束试验装置的使用方法，其特征在于：在步骤(1)和(2)中将所述竖向加载承载板(1)反转，取出中心处的钢质垫块(6)，并将桩顶套件(3)嵌入竖向加载承载板(1)的凹口中，用于开展桩顶为嵌固约束时的桩基被动受荷试验。
所属类别：	发明专利