[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

说明书

本发明属于本发明属于土木工程领域，涉及一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置包括支撑台架、土样桶、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压力底板组成，每根支撑杆下方连接脚轮，其中土样桶设置在压力底板上表面正中位置上；还涉及一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验方法，在计算机系统的监控作用下，加载机构对土样桶中的土样进行设定压力的压力加载试验，而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。本试验装置通过减速步进电机对桩周土体进行加载和卸载，并通过传感器对施加荷载进行实时量测，可精确控制桩周土体受到的竖向荷载，使得桩周土体应力状态与应力历史与实际工程完全一致。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置及试验方法。

背景技术

近年来随着我国城市与大型公共设施建设的蓬勃发展，地下空间的开发和利用成为了工程建设的重要组成部分，基坑开挖的深度不断加深，面积越来越大。

由于技术、安全和经济条件上的限制，实际工程中极少进行基坑开挖后的单桩静载试验，并且对于位于基坑中的桩基承载力，由于现场试桩条件的限制，在工程设计中通常以采用双套管的地面试桩为基础，扣除了地面试桩开挖段侧摩阻力，但忽略了开挖对基坑底面以下桩段的影响。实际上坑底的基桩由于开挖卸荷的影响其承载特性和地面试桩结果有较大差别，而理论分析模型往往会进行较大程度的简化，势必造成理论分析结果与现场实测结果的可比性受到很大影响，因而室内模型试验成为探究开挖条件下基桩竖向承载特性的主要手段。

但是目前的室内模型试验研究中都是采用开挖上部土体的方式来模拟开挖，开挖量较小，且不能精确的控制开挖量的大小，和实际工程有较大差别。

发明内容

本发明所解决现有技术中存在的技术问题是使用室内模型试验进行卸载条件下（开挖条件下）基桩竖向承载特性的研究和实际工程有较大差别的问题。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种卸载条件下单桩竖向承载特性试验装置，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。

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。

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。

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。