[实用新型]用于相似材料试验的模型桩制备装置及模型桩

说明书

本实用新型公开了一种用于相似材料试验的模型桩制备装置及模型桩，所述用于相似材料试验的模型桩制备装置，包括管状的桩身，所述桩身包括主管壁、与主管壁可拆卸连接的副管壁、顶端头、底端头，所述顶端头与所述桩身的顶端可拆卸连接，所述底端头与所述桩身的底端可拆卸连接，所述顶端头上设置有注浆孔，所述注浆孔用于向所述桩身内注入混凝土浆料。模型桩采用根据相似理论计算确定的模拟混凝土和钢筋笼为原料，钢筋设置于混凝土内。本实用新型结构简单，精确度高，便于安装和脱模，且不易损坏，可以重复使用。

技术领域

本发明属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种用于相似材料试验的模型桩制备装置及模型桩。

背景技术

相似材料模型试验是研究桩的承载力、变形规律、桩‐土相互作用机理等的重要手段，可以为工程设计提供重要的参考。模型桩须按照相似理论制作，以保证模型试验现象与工程实际相符。

目前，利用模型试验的方式开展桩基础的研究较为普遍。在现有技术中，模型桩大多通过钢管、铜管、PVC管直接模拟，替代钢筋混凝土材料。还有一些模型桩虽然是采用模拟混凝土浇筑，但是制作模型桩的模具大多通过PVC管材对称开瓣制作，将PVC管切割为两个半圆形圆筒，再拼接成模具。因此，现有技术中还存在以下不足：

(1)钢管、铜管、PVC管直接模拟的模型桩，由于钢、铜、PVC材料为弹性材料，不能模拟随着荷载的增加，钢筋混凝土从弹性工作阶段、带裂缝工作阶段到破坏阶段变化的全过程，难以展现工程中桩的变形破坏机理。

(2)PVC模型桩模具，模具内径小于PVC管材标称直径，模型桩直径偏小，切割时由于管壁材料损失，再拼接所得的模具横截面并非圆形，拼接主要是用胶带、扎带捆绑，浇筑时容易造成漏浆，且拆模不方便。

(3)模型桩的尺寸受到PVC管材尺寸的限制，不能根据需要随意调整。

(4)模型桩材料没有严格按照相似理论进行配比，模型材料与原型材料性能不存在相似关系。

发明内容

针对现有技术中存在的以上不足，本发明的目的在于提供一种用于相似材料试验的模型桩制备装置及模型桩，解决现有技术中模型桩模具尺寸受限、易损、拆模困难，解决模型桩材料性能与原型桩不存在相似关系的问题。

根据本公开的一个方面，提供一种用于相似材料试验的模型桩制备装置，包括管状的桩身，所述桩身包括：主管壁、与所述主管壁可拆卸连接的副管壁，所述模型桩制备装置还包括：设置于所述桩身顶端的顶端头、设置于所述桩身底端的底端头，所述顶端头与所述桩身的顶端可拆卸连接，所述底端头与所述桩身的底端可拆卸连接，所述顶端头上设置有注浆孔，所述注浆孔用于向所述桩身内注入混凝土浆料。

具体的，所述顶端头边缘外围设置第一螺栓孔，所述底端头的边缘外围设置第二螺栓孔；所述主管壁、副管壁均为弧形壁，所述主管壁、副管壁的侧边外围设置相对应的第五螺栓孔，所述主管壁、副管在壁沿着所述桩身的轴向可拆卸连接；所述主管壁、副管壁的两端外围分别设有与顶端头、底端头上的螺栓孔的位置相对应的第三螺栓孔和第四螺栓孔，所述顶端头、底端头与桩身用螺栓进行可拆卸连接。

进一步的，所述主管壁、所述副管壁采用的材料为可弯曲的钢板。

具体的，所述顶端头上设置有第一钢筋孔，所述底端头上设置有与所述第一钢筋孔相对应的第二钢筋孔，所述第一钢筋孔、与所述第一钢筋孔相对应的所述第二钢筋孔用于穿过同一根钢筋。

进一步的，所述模型桩制备装置还包括：与所述顶端头连接的用于固定钢筋的第一钢筋固定件和/或与所述底端头连接的用于固定钢筋的第二钢筋固定件。

具体的，所述第一钢筋固定件包括：第一连接件、第一钢筋固定环，所述第一钢筋固定环通过所述第一连接件与所述顶端头连接，所述第一钢筋固定环上设置有用于穿过钢筋的第三钢筋孔，所述第一钢筋固定环用于固定或卡住对于钢筋进行捆绑的第一捆绑件。