[发明专利]建筑桩抗拔竖向拉力加载试验装置

说明书

技术领域

本发明属于实验设备制造技术领域，是一种用于建筑行业的试验装置。

背景技术

近年来，随着国民经济的日益增长，城市建设的不断发展，地下空间的开发和利用，不同功能种类的建设项目日益增多，建筑物或构筑物基础承受竖向拉力的情况也逐渐增多，如：地铁站、地下广场、地下车库、地下商业街等以承受托浮力为主的地下工程和人防工程的基础；高压输电线路杆塔的基础；烟囱、电视塔等高耸结构的基础；索道桥、悬索桥和斜拉桥中的锚桩基础；桥台、海上石油钻井平台、海岸工程、修建船舶的船坞底板；液化地基以及在水平地荷载作用下出现上拔力的建筑物基础等等，其中很多情况是在特定环境条件下，原来承压桩可能承受拉拔荷载。因此，如何解决工程结构承受竖向拉力的问题目前已成为一个经常面临的问题。通常，建筑物的桩基础可用于承受压力、水平力和上拔力三种荷载形式，因此，抗拔桩当然是解决抗拔或抗浮问题最有效的方式，在实际工程中的应用也日益广泛。

与挤扩多盘桩抗压承载力研究相比，其在竖向拉力作用下的相关研究相对滞后，目前对挤扩多盘桩的抗拔承载力认识和研究还存在一些问题。目前对设计理论依据方面缺乏深入的研究，规范对挤扩多盘桩抗拔承载力计算尚无明确的规定，多数根据现场静载试验来确定，而对工程桩进行试验时，不允许加载至破坏，很难得到极限荷载值，只能通过模拟、推算等方法进行估测；而对试验桩进行试验时，可能由于对其极限承载力的估计不足，试验时达到其最大加载而未破坏，无法确定单桩的极限承载力；规程中单桩承载力的计算公式，也是一个不成熟的经验公式，正是由于挤扩多盘桩作为抗拔桩的理论研究的缺乏，给设计施工中应用带来了一定的制约。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够直接观察到土体从加荷到破坏整个过程的变化情况的建筑桩抗拔竖向拉力加载试验装置。

装置的设计思路如下：

（1） 实验室试验采用的是小比例模型试验，所以加载装置的加载能力不必太大，主要是通过加载过程观察、测试土体的破坏机理；但需要加载速度均匀、稳定，并保持方向固定。

（2） 由于是施加竖向拉力，为了保证加载的稳定和试验装置、构件的相对稳定，故采用反力原理进行加载。

（3） 由于试验用的模拟周围土环境的容器是玻璃的，而且荷载由上向下施加，必须使上部加载器能够单独固定，并不损坏容器和试件。

（4） 由于每次有多个桩试件进行试验，上部加载器又应该能够水平两个方向上自由移动。

加载过程除观察土体破坏情况可以通过照相录像等方式完成外，还需记录随时加载过程的位移、应力或应变的变化情况。

本发明解决技术问题的方案是采用底座、立柱、横管、千斤顶、承土器具和试件构成建筑桩抗拔竖向拉力加载试验装置，立柱固定在底座上，立柱上套有竖套管，横管固定在竖套管上，横管靠近立柱的位置套有内横套管、内横套管的底部有顶板，千斤顶在顶板下方，千斤顶伸缩杆的顶端与顶板位置对应，横管的外端套有左横套管和右横套管，左横套管底部有左连接片，右横套管底部有右连接片，左连接片和右连接片上均开有通孔，通孔上穿有销钉，承土器具在左连接片和右连接片下方，承土器具为透明体，试件为半桩体（桩形件沿轴向剖开），试件在左连接片和右连接片之间，试件的顶部有吊孔，销钉穿过吊孔，试件的件身部分在承土器具内并且贴靠在承土器具内壁上。

试验时，将试件的件身部分填埋在承土器具内，千斤顶向上推升，通过顶板及竖套管将横管沿立柱向上推升，左连接片和右连接片又通过销钉将试件向上拉动，使试件周围土体产生破坏。

在内横套管和左横套管之间的横管底部安装有应变片，试验时测试仪连接应变片，能够收集应变、位移数据。

为便于安装应变片，在内横套管和左横套管之间的横管底部固定有小平板，应变片安装在小平板上。

本发明装置克服了传统方法只有测试数据，看不到土体变化的缺点，可以清楚地观察到土体从加荷到破坏整个过程的变化情况，并在试验中收集应变、位移数据，并观察、描绘土体破坏形式，拍摄土体破坏的结果，根据收集的基础数据分析试验结果。

附图说明

附图1为装置的示意图。

具体实施方式

本发明装置由底座1、立柱2、横管3、千斤顶7、承土器具14和试件15构成，立柱2固定在底座1上，立柱2上套有竖套管4，横管3固定在竖套管4上，横管3靠近立柱2的位置套有内横套管5、内横套管5的底部有顶板6，千斤顶7在顶板6下方，千斤顶7伸缩杆的顶端与顶板6位置对应，横管3的外端套有左横套管8和右横套管9，左横套管8底部有左连接片10，右横套管9底部有右连接片11，左连接片10和右连接片11上均开有通孔12，通孔12上穿有销钉13，承土器具14在左连接片10和右连接片11下方，承土器具14为透明体，试件15为半桩体，试件15在左连接片10和右连接片11之间，试件15的顶部有吊孔16，销钉13穿过吊孔16，试件15的件身部分在承土器具14内并且贴靠在承土器具14内壁上，在内横套管5和左横套管8之间的横管3底部固定有小平板17，小平板17上安装有应变片18。