[发明专利]一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置

权利要求书

1.一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，该装置包括模型箱支架(1)、模型箱(3)、预制桩(23)、弹簧组件、加载单元和数据采集单元，所述的模型箱(3)固定于模型箱支架(1)上，所述的模型箱(3)内设有试验土体，所述预制桩(23)垂直于模型箱(3)底面埋设于试验土体中，所述的模型箱(3)底面和模型箱支架(1)顶面对应于安装预制桩(23)位置处设有与预制桩(23)大小匹配的开孔，预制桩(23)在所述的开孔内上下运动，所述的弹簧组件设置在预制桩(23)底部并与预制桩(23)底面连接，所述的加载单元作用于模型箱(3)中试验土体和预制桩(23)上表面，所述的数据采集单元用于采集表征桩-土相互作用的相关数据；

加载单元对模型箱(3)中的试验土体和预制桩(23)加载，数据采集单元获取加载过程中的相关数据。

2.根据权利要求1所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的加载单元包括加载板、加载杆(7)、液压箱(20)和液压控制组件，所述的加载板设置在模型箱(3)中试验土体和预制桩(23)上表面，所述的加载杆(7)垂直于加载板上表面设置多个，加载杆(7)下端接触加载板上表面，所述的液压箱(20)通过液压管(17)连接加载杆(7)，所述的液压控制组件连接液压箱(20)和加载杆(7)。

3.根据权利要求2所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的液压控制组件包括电动机(18)、电磁阀(21)、液压力传感器(16)和动力控制箱(19)，所述的液压箱(20)通过电磁阀(21)连接液压管(17)，所述的液压管(17)连接至加载杆(7)，所述的液压力传感器(16)连接加载杆(7)和动力控制箱(19)，所述的动力控制箱(19)还连接液压箱(20)，所述的电动机(18)连接液压箱(20)和动力控制箱(19)。

4.根据权利要求2所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的加载板包括桩体加载板(22)和土体加载板(6)，所述的桩体加载板(22)形状和大小与所述的预制桩(23)相匹配，所述的桩体加载板(22)设置在预制桩(23)上表面上，所述的土体加载板(6)覆盖在试验土体上表面。

5.根据权利要求2所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的加载杆(7)通过反力架(9)悬挂于加载板上表面，所述的反力架(9)固定于模型箱支架(1)上。

6.根据权利要求5所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的反力架(9)为门字型结构，门字型反力架横梁上设有用于安装加载杆(7)的安装孔，所述的加载杆(7)穿过安装孔进行悬挂设置，且加载杆(7)下端置于加载板上表面。

7.根据权利要求1所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的弹簧组件包括弹簧顶板(24)、弹簧(2)和膨胀螺栓(25)，所述的弹簧(2)设置多个，弹簧(2)下端通过膨胀螺栓(25)连接地面，弹簧(2)上端连接弹簧顶板(24)，所述的弹簧顶板(24)形状和大小与模型箱(3)底面开孔大小匹配，所述的弹簧顶板(24)在所述的开孔内上下运动；

在模型箱(3)中埋设预制桩(23)后，所述的预制桩(23)接触弹簧顶板(24)，加载单元进行加载后，预制桩(23)和弹簧顶板(24)随弹簧(2)上下运动。

8.根据权利要求1所述的一种足尺桩径的桩-土相互作用的试验装置，其特征在于，所述的数据采集单元包括传感器以及对应连接的传感器采集仪，所述的传感器包括应变片(13)、位移传感器(14)、土压力传感器和孔隙水压力传感器，所述的应变片(13)贴于预制桩(23)内壁，所述的位移传感器(14)设置在模型箱(3)中试验土体和预制桩(23)表面，所述的土压力传感器和孔隙水压力传感器埋设在试验土体中。