[实用新型]桩土相互作用振动台试验中P-Y曲线测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种桩土相互作用振动台试验中P-Y曲线测量装置，属于桩土相互作用领域。

背景技术

桩基是一种有长久历史，使用广泛的基础形式。在高层建筑、海上平台和桥梁等结构基础建设中人们经常使用桩基。因此非线性的桩土相互作用的研究越来越受到人们的重视。人们通过三种方式对桩土动力相互作用进行研究。第一种，基于现场原型试验的研究。现场原型试验比较可靠，但成本过高，有地域性限制，而且地震等水平作用有一定的偶然性；第二种，基于有限元模拟的研究。有限元模拟重复性好，条件易于控制，但是土的本构条件和桩土接触界面的模拟一直是个难题；第三种，基于室内振动台试验的研究。室内振动台试验成本较低，与实际情况较为吻合，可以研究不同因素的影响，减少时间、人力、物力和财力的限制，可以作为分析研究的很好的手段。

水平承载桩的桩土相互作用理论有多种计算理论。其中最具代表性的理论是P—Y曲线法。这种方法综合考虑了桩周土的非线性、外荷作用和桩身变形等性质，成为计算水平承载桩的桩土相互作用的重要方法。

    常规的动力P—Y曲线测量技术通过测量桩身应变得到桩身弯矩，再通过桩身弯矩得到桩侧土压力P和桩身挠度Y，最后画出动力P—Y曲线图。求解土压力P和桩身挠度Y有不同的方法。直接差分法。对相邻的实测弯矩值采用三点差分公式直接进行计算。由于测点的间距较大，相邻测点弯矩值也相差较大，造成结果误差很大。光滑处理后的差分法。先对实测弯矩进行光滑处理，然后再根据其处理结果采用差分法。这类做法虽然比前一方法大大提高了精度，但误差依然偏大。多项式插值法。多项式插值法是采用最小二乘法对桩身离散点的实测弯矩进行多项式拟合，然后再进行求解。一般认为采用5次至7次多项式才能较好拟合试验结果。

然而，这些方法无法考虑到桩体抗弯刚度、桩截面形状、桩顶约束边界条件等实际情况的影响，理论基础不强，而且试验数据通过积分和求导得到P—Y曲线，桩身挠度Y和土压力P对所测数据有较大的敏感性，对试验数据有较高的精度要求，计算得到结果很难符合实际。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种桩土相互作用振动台试验中P-Y曲线测量装置。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种桩土相互作用振动台试验中P-Y曲线测量装置，包括预埋在模型箱内的试验土体中的承载桩身，所述模型箱设置在振动台上，所述承载桩身各测试截面处连接有垂直于其轴线的光圆钢筋，所述承载桩身与光圆钢筋的连接处设置有土压力计，所述光圆钢筋另一端贯穿模型箱侧壁后垂直连接有表面平整的玻璃片，所述承载桩身旁侧的试验土体中对应设置有与光圆钢筋同一高度以测量试验土体加速度的加速度计，所述模型箱旁侧设置有与承载桩身相平行的固定架，所述固定架上设置有若干个出射激光与对应玻璃片相垂直以测量承载桩身位移的激光位移计。

进一步的，所述光圆钢筋外套有PVC管组件。

进一步的，所述PVC管组件包括套设在光圆钢筋的PVC管A，所述PVC管A一端与承载桩身垂直连接，另一端与PVC管B一端滑动套接，所述PVC管B另一端贯穿模型箱侧壁。

进一步的，所述PVC管A外径略小于PVC管B内径，所述PVC管A套设在PVC管B管壁内，所述PVC管A与PVC管B连接部涂抹有用以润滑的黄油润滑剂。

进一步的，所述激光位移计、加速度计、光圆钢筋和承载桩身测试截面位于同一水平面。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：光圆钢筋内套于PVC管与同一水平面上的位移计连接，能最大程度的排除土体对测量结果的干扰。同时较大PVC管与较小PVC管之间用黄油润滑剂润滑，排除了对桩身位移的影响。光圆钢筋与位移计通过表面平整的玻璃片连接，便于测量。由此技术得到的桩侧位移可以考虑到桩体抗弯刚度弯矩、桩截面形状、桩顶约束边界条件等因素的影响，避免边界取值的困难，更加接近实际情况。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1为本装置的结构示意图；

图2为本装置的测得的P-Y曲线图。

图中：1-试验土体；2-承载桩身 ；3- PVC管A； 4-黄油润滑剂；5-光圆钢筋；6- PVC管B；7-玻璃片；8-激光位移计；9-土压力计；10-固定架；11-振动台；12-加速度计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。