[发明专利]一种多功能桩基模型试验系统及其组装和试验方法

说明书

本发明涉及一种多功能桩基模型试验系统及其组装和试验方法，包括底座、导轨、模型架、加载系统、测量系统、采集装置和预制桩体。加载系统包括加载装置和反力架，能够自动控制，自主设定荷载大小和加载时间。测量系统由各种不同的测量设备组成，如土压力盒、传感器、应变片等。采集装置可以实现自动采集，与数显系统连接，数显系统含有软件能够提供数据表格和自动绘制曲线。本发明提供了一种操作简单、功能丰富、能够研究不同情况不同持力层不同型式单桩和群桩承载特性的试验装置。所得的结果更准确，能够有效测量沉降数据，能够成功的模拟现实过程中桩基的承载特性发挥过程，为指导桩基设计和桩基承载特性理论研究提供有效参考依据。

技术领域

本发明涉及一种多功能桩基模型试验系统及其组装和试验方法。

背景技术

桩基础的作用是将上部荷载传递到下部坚硬的岩层中，因其具有承载力高，沉降小的优良特性，使得桩基础在城市高层建筑、港口码头和抗震工程中得到越来越广泛的使用。因此通过试验进一步研究桩基承载力特性，具有重要意义。

工程现场的原型桩静载试验是设计和确定桩基承载力、研究桩基承载变形性能的最直接、最可靠的方法，但由于试验周期长、成本高、边界条件复杂、影响因素多且易受到场地和工期等因素限制，仅应用于较少重要工程中。因此模型试验作为重要的科学研究手段被广泛应用，其试件按原型以一定比例缩小，所需空间场地较小，对加载等试验设备的要求也相对较低，可重复进行试验以消除试验误差，是测试结果更准确。同时可根据需要精确设定和控制边界条件、桩土材料特性，在研究桩土作用时具有很强的针对性和目的性，所获信息远比原型观测和静载试验多，具有省时省力、经济、易操作、针对性强、主要指标可控性好、测试准确等诸多优点，这使其成为桩基承载性能研究过程中不可或缺的一种科研方法。

目前国内外关于桩基承载特的模型试验等方面的研究取得了较为丰硕的成果，对理论研究和工程实践具有重要的指导作用。但是仍然存在一定的不足之处：桩基的边界条件、土层的力学特性等因素，不易控制；在使用原型材料制造模型时，反映桩基的桩土相互作用、受力特性及变形特性等不相似，其试验结果亦不能反映原型形态；在模型试验中仅施加一个方向的荷载；模型试验一般只能进行有限的次数，不能实现反复循环，因此急需设计一种功能丰富、操作简单、绿色循环的桩基模型试验系统。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供了一种操作简单、功能丰富、能直接够观察到土体变形情况、能够重复试验实现不同目的、测量精确、能够实时显示试验数据和相应曲线的多功能桩基模型试验系统及其组装和试验方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多功能桩基模型试验系统，包括底座；在所述的底座上安装有导轨，在所述的导轨上安装有能沿其回来滑动的水箱和土箱，所述的土箱安装在所述的水箱内,所述的水箱外部和顶部安装有加载系统，所述的加载系统能根据加载的要求设定荷载的大小和加载时间，进而对土箱内填筑的试验土体，并在试验土体内埋设有监测元件，所述的监测元件与数据采集装置相连，所述的数据采集装置与数显系统相连。

进一步的，在所述的底座顶部还有安装有四个竖直的立柱，用于支撑加载系统。

进一步的，所述的加载系统包括水平加载装置和竖直加载装置，所述的水平加载装置包括一个水平梁和水平千斤顶；所述的水平梁安装在竖直的立柱上；所述的竖直加载装置包括一个反力架，在所述的反力架安装在竖直立柱的顶部，在所述的反力架的底部安装在竖直千斤顶。

进一步的，所述的反力架由四根主梁和一根次梁组成，所述的四根主梁组成一个矩形结构，所述的次梁位于矩形结构的中部，可自由滑动，所述的竖直千斤顶在次梁上自由滑动，以便实现不同位置的加载，试验加载时千斤顶直接作用于次梁上。反力架刚度足够大，能够保证整体稳定性。

进一步的，所述的监测元件包括土压力盒、传感器和应变片。