[发明专利]一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置

说明书

本发明公开了一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置，包括推力筒组、多个推力组件以及防护筒；推力筒组包括可径向收缩的多个推力筒，多个推力筒沿其轴向不固连叠加设置；推力筒包括同轴套装的内层筒体与外层筒体，内层筒体由沿其周向间隔设置的多片弧形钢片围成，外层筒体由沿其周向间隔设置的多块弧形钢板围成；推力组件包括推板、多根推力杆和多个推力弹簧，多根推力杆的外端均与推板相连、内端与一组上下布置的弧形钢板分别相连；防护筒的侧壁上开设有多个侧孔。通过调整推力杆的长度使推力弹簧从膜箱的外周对桩土施加不同的水平推力，适应不同状态下桩土所受水平地压不同的情况模拟，有利于桩土试验的研究。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别地，涉及一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置。

背景技术

随着我国城市建设的快速发展，当前出现了很多高层和超高层建筑，这些高层和超高层建筑对地基承载力要求较高，桩基础作为一种主要的基础形式被广泛应用于基础工程中。随着桩基础工程实际经验的累积和理论研究的深入，在钻孔桩和预制桩的基础上出现了许多新型桩基础，如挤扩支盘灌注桩、螺旋桩、竹节桩和钻孔桩等；而在深厚软土地区的超高层建筑桩基础的长桩一般为摩擦桩或端承桩，桩基础的承载力主要由桩侧摩擦阻力提供。现有建筑桩基技术规范中给出的桩侧摩阻力计算值偏差较大，因而需要结合模型试验对不同类型桩基础的桩土摩擦性能进行研究，为实际工程桩基设计提供理论依据。

目前对桩土接触面剪切力学特性的研究主要基于现场试验和室内试验两种方式，室内试验主要采用直剪试验和环剪试验，室内剪切试验可以准确测得桩土相对位移，同时能够测得接触面法向位移，然而直剪试验和环剪试验与桩试样的接触面均为平面，这与实际桩(圆形桩)土接触面不同，且剪切试验中的边界条件与实际桩荷载传递过程中的边界条件也不同。实际工程中桩土接触面的水平地压会随着桩的深度增加而增大，增大关系呈线性关系，具体见郭佳奇等人2010年在北京交通大学学报上发表的《高应力下干砂与饱和砂单剪特性比较》。中国专利申请CN106769478公开了一种桩土接触面试验装置，包括圆形模型箱、加载板、反力梁和伺服加载电机，柱形桩置于土体中，并对土体下部和周侧封闭，对土体上部施压，进而土体对桩侧施加压力，然而该试验装置并未考虑桩土接触面的水平地压会随着桩的深度增加而增大这一重要因素，模拟结果不准确。基于上述原因，本发明提供一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置，以解决采用现有的桩土接触面剪切力学特性试验装置不能真实模拟桩土接触面的水平地压随着桩的深度增加而增大，模拟结果不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置，所述推力装置套设在膜筒上，其包括推力筒组、沿所述推力筒组中心周向均布的多个推力组件以及套设在所述推力筒组外周壁上的防护筒；

所述推力筒组包括可径向收缩的多个推力筒，多个所述推力筒沿其轴向叠加设置，且相邻两所述推力筒之间不固连；

每个所述推力组件均包括一竖向布置的推板、水平状布置且可伸缩的多根推力杆和多个推力弹簧，多根推力杆在同一竖直面内沿上下方向布置，多根推力杆的外端均与推板相连，多根推力杆的内端与多个推力筒分别相连；每根推力杆上套设有一所述推力弹簧；

所述防护筒的侧壁上开设有多个侧孔，用于所述推力杆及所述推力弹簧穿设。

进一步的，所述推力筒为双层筒体结构，内层筒体与外层筒体同轴套装，所述内层筒体由沿其周向均匀间隔设置的多片弧形钢片围成，所述外层筒体由沿其周向均匀间隔设置的多块弧形钢板围成，两相邻弧形钢板的间隔缝与两相邻弧形钢片的间隔缝内外错开设置，且每一块弧形钢板均与位于其内侧的两片弧形钢片能在所述推力筒的周向上水平滑动配合；多根推力杆的内端与弧形钢板分别相连且推力杆和弧形钢板一一对应设置。