[发明专利]一种模型桩室内试验组合荷载施加装置及方法

权利要求书

1.一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，包括模型槽(1)和预先埋设在模型槽(1)内土体中的模型桩(9)，所述模型槽(1)上架设有一对纵向槽钢(3)，在所述纵向槽钢(3)上通过花篮螺栓(7-2)连接一个水平放置的口型构件(7-3)；口型构件(7-3)上固定一个竖向加载的滑轮；所述模型桩(9)上贯穿一根与口型构件(7-3)丝杆平行的竖向加载螺杆(17)，竖向加载螺杆(17)两端通过竖向加载钢丝绳分别绕过一对口型构件(7-3)的竖向加载的滑轮和一对纵向槽钢(3)端部的滑轮，分别连接左、右竖向加载装置；在所述模型桩(9)的钢套筒(10)上套有一根水平加载钢丝绳(6-3)，水平加载钢丝绳(6-3)的一端绕过固定在纵向槽钢(3)中部竖直放置的口型构件(7-3)上的水平加载的滑轮连接水平加载装置(8-3)；

通过旋拧水平放置的口型构件(7-3)非加载端的花篮螺栓(7-2)，控制竖向加载的滑轮滑动，对所述模型桩(9)施加竖向荷载；

通过旋拧竖直放置的口型构件(7-3)非加载端的花篮螺栓(7-2)，控制水平加载的滑轮滑动，对所述模型桩(9)施加水平荷载。

2.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述水平加载钢丝绳(6-3)上设有拉压传感器。

3.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述纵向槽钢(3)的两侧通过螺栓连接有U型钢片(4)，U型钢片(4)与纵向槽钢(3)相邻螺栓连接段之间构成封闭滑槽，竖向加载的滑轮仅在所述封闭滑槽内发生水平滑动。

4.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述口型构件(7-3)为两个钢片将丝杆和滚轴固定形成的方框结构，在滚轴上设有滑轮，在丝杆上设有套轴，其中滑轮用于钢丝绳通过，套轴用于连接花篮螺栓(7-2)。

5.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述模型桩(9)套在钢套筒(10)内，模型桩(9)上方放置一个透明玻璃材质的测沉降平台(11)。

6.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述水平加载装置(8-3)连接端的水平加载钢丝绳(6-3)和竖向加载装置(8-1)、(8-2)连接端的竖向加载钢丝绳(6-1)和(6-2)上均设有钢丝绳扣具(14)；

所述水平加载装置(8-3)和竖向加载装置(8-1)、(8-2)由两个角钢作为托盘，并在支杆上放置砝码加载。

7.根据权利要求1或6所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述钢套筒(10)外壁两侧设有水平加载连接件(12)，水平加载钢丝绳(6-3)穿过所述水平加载连接件(12)后通过钢丝绳扣具(14)将其锁住。

8.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，一对口型构件(7-3)的滑轮下平面和一对纵向槽钢(3)端部的滑轮上平面在同一水平面内。

9.根据权利要求1所述的一种模型桩室内试验组合荷载施加装置，其特征在于，所述竖直放置的口型构件(7-3)通过竖向槽钢(13)连接在两个纵向槽钢(3)之间；所述竖向槽钢(13)和纵向槽钢(3)上均设有便于口型构件(7-3)的两根丝杆滑动的U型封闭滑槽。

10.一种模型桩室内试验组合荷载施加方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在模型槽(1)内填筑一定量的土体，将模型桩(9)埋设在模型槽(1)内，并在模型桩(9)两侧布设纵向槽钢(3)，将U型钢片(4)与2个纵向槽钢(3)连接；

2)通过连接件(7-1)连接到纵向槽钢(3)上，并通过连接花篮螺栓(7-2)连接口型构件(7-3)，通过竖向加载钢丝绳分别连接贯穿模型桩(9)两端的螺杆(17)，绕过竖向加载的滑轮和一对纵向槽钢(3)端部的滑轮，分别连接左、右竖向加载装置；

3)在模型桩(9)自由端的钢套筒(10)上套一根水平加载钢丝绳(6-3)，其一端绕过固定在纵向槽钢(3)中部竖直放置的口型构件(7-3)上的水平加载的滑轮连接水平加载装置(8-3)；

4)通过旋拧纵向槽钢(3)上水平放置的口型构件(7-3)上的花篮螺栓(7-2)，使竖向加载的滑轮在作用力下在U型钢片(4)与纵向槽钢(3)形成封闭滑槽内发生滑动，从而使竖向荷载保持竖直；通过旋拧竖向槽钢(13)上的竖直放置的口型构件(7-3)上的花篮螺栓(7-2)，使水平加载的滑轮(5-5)在作用力下在U型封闭滑槽内发生滑动，从而使水平荷载保持水平。