[发明专利]一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种土工试验仪器器材，具体涉及一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置。

背景技术

对于桩的性能测试实验一直是桩基工程理论的重要手段。但是进行室外现场实验时，需要调用大量机械设备和人力物力。

传统室外现场试验无法对桩身周围土体的变化情况进行直接观测，很难对受压后的桩身周围的土体进行采样研究，实验时桩身承载力会受到桩端承载力的影响等诸多不便。另外，传统的室外实验难以对整个实验过程的土体应力状况进行监测和记录，对于桩顶的荷载和沉降也不能进行精确的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测试桩性能的压、拔综合室内实验桩模型实验装置。

技术方案如下：

一种压、拔综合室内实验桩模型实验装置，包括模型桩、实验箱体、加载装置、监测装置和实验辅助装置，模型桩位于实验箱体的中央位置，加载装置包括杠杆和施重砝码，杠杆一端摆动连接于模型箱一侧箱壁上，杠杆的作用点位于模型桩的上方，杠杆另一端穿过对侧箱壁，其末端设有悬吊器悬吊施重砝码；监测装置包括测量系统、传感系统、信号采集系统和信号处理系统；施重砝码的作用力通过杠杆和/或通过杠杆上设有的钢丝绳作用在模型桩上。

进一步，实验箱体由箱架、箱底板和四面侧壁组成，四面侧壁在至少三个不同的部位设置了活动窗门；在箱底板设有多功能实验孔，多功能实验孔带有活动孔盖。

更进一步，所述实验箱体的四面侧壁由三面钢板壁和一面钢化玻璃壁组成；在钢化玻璃面壁上有三个不同的部位设置了活动窗门。

进一步，施重砝码的作用力通过杠杆作用在模型桩上即抗压试验，杠杆的末端直接悬吊施重砝码，杠杆的作用力通过拉压轴力计向下作用在模型桩的上端，拉压轴力计设置在杠杆的作用点下方。

进一步，施重砝码的作用力通过杠杆上设有的钢丝绳作用在模型桩上即抗拔试验，钢丝绳滑动设置在杠杆的作用点和杠杆末端之间，钢丝绳的一端悬吊施重砝码，钢丝绳的另一端作用力通过拉压轴力计向上作用在模型桩的上端，拉压轴力计设置在杠杆的作用点下方。

更进一步，在杠杆的作用点和杠杆末端分别设有一个滑轮，钢丝绳与这两个滑轮滑动连接，钢丝绳通过拉压轴力计上的吊环与模型桩上的挂钩连接。

进一步，测量系统包括沉降测量仪、载荷测量仪和土体应力测量仪。

更进一步，沉降测量仪包括激光测距仪、百分表和刚性测试板，刚性测试板水平安装在模型桩的上端，激光测距仪的激光探头正对着刚性测试板，两个百分表对称设置在刚性测试板上；载荷测量仪为设置在模拟桩顶的拉压轴力计，拉压轴力计设置在杠杆的作用点下方；土体应力测量仪为埋设在实验箱内且均匀分布在模拟桩身土体周围的土压力盒。

进一步，实验辅助装置包括测试仪器摆放架，沉降测量仪固定在沉降仪器摆放架上；激光测距仪设置在仪器摆放架的下方，激光测距仪的激光探头正对着刚性测试板5。

进一步，在杠杆的末端外侧设有一个与施重砝码连接的悬吊栓；在杠杆的内侧，杠杆的作用点和杠杆末端分别设有一个滑轮，钢丝绳通过两个滑轮与杠杆滑动连接。

本发明有益效果明显：

（1）本发明对加载系统进行了优化，利用简单的杠杆原理，调节施加给模拟桩顶的荷载，可快速进行垃、压不同荷载实验，滑轮的运用可以方便对模拟桩进行抗拔试验，节省了机械设备和其他人力物力。

（2）箱底板设有的底部孔洞为多功能实验孔，由于传统室外现场实验不可避免桩端承载力，对单独的桩身承载力的实验分析产生影响。因此我们在底板中部设置多功能实验孔。进行实验时，桩端没有持力层，不产生桩端承载力，对桩身侧摩阻力的实验测定精度有了显著提高。

（3）实验箱体的四面侧壁包括三面钢板壁和一面钢化玻璃壁，实验箱体在保证自己高强度同时可以通过钢化玻璃壁对模拟桩身周围土体进行直接地观测。

（4）钢化玻璃壁有三个不同的部位设置了活动窗门，这三个活动窗门可以自由开关，方便取出受压桩身周围的土样，有利于对这些土样进行分析。

（5）测量系统由仪器摆放架、百分表、拉压轴力计、激光测距仪和土压力盒组成。百分表和激光测距仪的应用使得对桩身沉降量的测量更加精确。土压力盒按照一定高度间距分布在桩身土体的周围，轴力计设置在桩顶上，这些仪器通过传感系统和信号采集系统相连。信号采集系统和传感系统为六十四位高精密遥感箱，可以实时地对桩顶所受荷载和土体的应力应变进行测量记录。信号处理系统为电脑终端，负责记录分析和处理各项实验数据。

附图说明