[发明专利]一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，其特征在于，包括支撑台架、土样桶、传压活塞、压力加载机构和打桩机构，所述的支撑台架由四根相同的支撑杆架设起一个正方形的压力底板组成，每根支撑杆下方均固定连接着脚轮，所述土样桶、压力加载机构和打桩机构均与所述的压力底板进行连接，其中土样桶设置在压力底板上表面正中位置上，用于承装土样，所述的土样桶上端通过匹配的螺纹和六角螺母紧固设置有固定环，所述的固定环内可穿过的设置有放置在土样桶的上端开口处的传压活塞，所述的传压活塞可在土样桶内部上下移动，进而在计算机系统的监控作用下，所述压力加载机构对土样进行设定压力的压力加载试验，而所述打桩机构对加载完成的固结土样进行进一步的竖向加载试验，所述压力加载机构包括由上横梁和下横梁组成的方形的移动框架体，以及作用于下横梁的第一涡轮丝杆升降机和受到计算机系统监控的第一减速步进电机和压力传感器，所述上横梁紧贴着传压活塞，其中心预留通孔，并且其两端分别竖直向下设置有受力杆，所述受力杆的末端固定连接着下横梁，从而形成了一个方形的移动框架体，并且受力杆的中部套设着直线轴承，所述直线轴承焊接在压力底板的侧边上，所述下横梁的中心位置向上还连接着压力传感器，所述压力传感器向上与第一涡轮丝杆升降机的输出端进行固定连接，这样在第一减速步进电机的带动下，整个方形移动框架体随着第一涡轮丝杆升降机的伸缩作用而进行上下活动。

2.根据权利要求1所述的一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，其特征在于，所述土样桶位于底部的侧壁上还设置有两桶球阀开关，这个两桶球阀开关通过对丝接头连接在土样桶侧壁上，其上有快拧。

3.根据权利要求2所述的一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，其特征在于，所述土样桶下端设置有O型密封圈，其上端设置有固定环，沿着固定环圆周均匀的设置有多条用于锁紧的桶体定位杆，桶体定位杆上端螺纹连接第一六角螺母进行锁紧，从而使得土样桶在固定环的压紧作用下而稳固的设置在压力底板上。

4.根据权利要求3所述的一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，其特征在于，所述传压活塞为圆形槽体，其通过直径小于土样桶内径的底面以及一圈等高的外围壁共同构成，并且底面中心预留通孔。

5.根据权利要求1所述的一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，其特征在于，所述打桩机构包括由四根直立立柱支撑在压力底板上而架起的压力上板，以及在压力上板中心设置的第二涡轮丝杆升降机，所述第二涡轮丝杆升降机进行连接的第二减速步进电机，并且第二涡轮丝杆升降机向下连接桩顶荷载传感器，而桩顶荷载传感器向下连接试验桩，试验桩顶部的桩顶荷载传感器与计算机相连接进行数据收集。

6.一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验方法，其特征在于，利用如权利要求5所述的一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，按照如下步骤进行：

第一步，土样添加：在土样桶底部加入一层2cm厚的细沙，细沙上面铺上两层滤纸，然后把拌合好的土样加入土样桶；

第二步，土样压力加载：安装好压力加载机构，使得传压活塞在加载机构的带动作用下，对土样进行压力加载至试验设定压力；

第三步，土样固结：打开土样桶底部的快拧，使得土样桶内的土样进行排水固结，并通过压力传感器测试且通过计算机系统监测传压活塞的竖向位移-时间曲线，进而判断模型箱内土体是否固结完成；

第四步，打桩：利用打桩机构将试验桩压入固结完成后的土样中，并利用试样桩顶部的桩顶荷载传感器进行数据测试；

第五步，土样卸载：通过向计算机系统设定压力，然后利用压力加载机构使土样桶内土样卸载到指定压力，所述的指定压力由计算机系统监测到压力传感器上的压力数据除以土样桶中土样的面积计算得到，并通过压力传感器测试且通过计算机系统监测传压活塞的竖向位移-时间曲线判断模型箱内土体是否回弹完成；

第六步，试验桩加载试验：通过打桩机构对试验桩进行竖向加载，并利用桩顶荷载传感器测量且通过计算机系统监测试验桩的荷载-位移曲线。