[发明专利]一种用于桩基抗拔与水平承载性能检测的室内模型装置

说明书

本发明是一种用于桩基抗拔与水平承载性能检测的室内模型装置，包括模型桩、模型槽、反力架、柔性钢丝绳、测量百分表、水平加载系统及上拔加载系统，模型桩位于模型槽体的中部位置，反力架上安装有若干定滑轮，一根柔性钢丝绳一端与模型桩顶部的铝制桩帽连接，另一端绕过一侧的定滑轮与水平加载系统相连；另一根柔性钢丝绳一端与模型桩顶部的铝制桩帽连接，另一端绕过反力架上另外两个定滑轮与上拔加载系统相连，测量百分表通过支架固定在模型桩的铝制桩帽与反力架中间位置。本发明的有益效果在于：本发明结构简单、操作方便、适用性强、装配便捷、低碳环保且可循环操作使用，可方便地进行各类模型桩抗上拔及水平荷载性能检测试验。

技术领域

本发明涉及一种桩基础抗上拔、水平荷载性能检测的试验装置，属于岩土工程室内测试技术领域，具体应用于桩基础性能检测技术领域。

背景技术

随着城市建设规模的迅速扩大，土地资源变得日益有限，地下开挖的深度越来越大，地下结构常常承受很大的上拔力作用。此外，土木工程逐渐向地下及近海发展，在地下及近海结构的设计中，结构的抗拔问题是我们必须要考虑的问题。地下工程的抗拔措施一般有锚板基础法、增加自重法和设置抗拔桩基础等3种方法。桩基是一种历史悠久而至今仍被广泛使用的基础形式，随着社会的发展与新型材料的出现，桩基的制作由木、竹、石等天然材料向混凝土、钢材等高性能材料迈进。抗拔桩基础已经广泛地应用于工程实践中。如地下广场、地下商场以及地铁等地下工程中很多都采用抗拔桩基础。然而，抗拔桩的理论研究远落后于工程实践发展，目前为止对抗拔桩承载能力的研究很大一部分是以抗压桩理论为指导。而对于上拔荷载作用下如何求解桩的抗拔极限承载力的研究还不够成熟，对抗拔桩的工作机理研究也相对较少，更没有形成系统的、成熟的计算理论体系。因此，有必要对抗拔桩的工作机理及承载力等特性进行研究，以期能更加完善现有的抗拔桩计算理论。

桩基检测是桩基工程中必不可少的重要环节。在现场进行桩基性能检测试验，需要耗费大量的人力物力，现场试验安全管理比较困难，且无法直接观测桩周围土体的变化情况。室内模型试验相比现场试验，能够观察到桩破坏时周围土体的变化情况，节省了资源，不失为一种方便快捷高效的桩基性能检测手段。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便的室内模型桩抗上拔、水平荷载性能检测的试验装置及试验方法，可以研究桩径比、土层条件等因素对桩基抗拔性能的影响，同时可以保证施加荷载的稳定和连续。

技术方案：一种用于桩基抗拔与水平承载性能检测的室内模型装置，包括模型桩、模型槽、水平支撑钢梁、竖直支撑钢梁、柔性钢丝绳、移动装置、荷载测量系统、位移测量系统、水平加载系统及上拔加载系统，其特征在于，所述模型桩位于模型槽的中部位置，水平加载系统和上拔加载系统构成加载系统，加载系统包括铝制桩帽、柔性钢丝绳、悬挂器、砝码、三角支撑架以及若干定滑轮，柔性钢丝绳一端连接悬挂器以悬挂施重砝码，另一端连接于模型桩顶部铝制桩帽的铁制挂钩上。

进一步的，所述柔性钢丝绳两端分别焊接固定与其相适配的铁制挂钩，可与模型桩顶部铝制桩帽上的铁制挂钩牢固连接。

进一步的，所述反力架包括两根竖直支撑钢梁、一根水平支撑钢梁以及两个方形支撑底座，所述水平支撑钢梁中部留有一个直径适中的圆孔，圆孔一侧焊接固定铝制双轴心直线导轨，铝制双轴心直线导轨上装有可移动并固定的两个钢制滑块，钢制滑块上焊接有螺栓。

进一步的，所述定滑轮通过配套的螺母连接固定在滑块的螺栓上，柔性钢丝绳与两个滑块滑动连接，其一端的铁制挂钩与模型桩顶部的铝制桩帽相连，另一端与挂有施重砝码的悬挂器相连。

进一步的，所述方形支撑底座中部与竖直支撑钢梁焊接连接，方形支撑底座四个角上焊接有托盖，轮架活动安装于所述托盖上，轮架可在平面内自由转动，移动轮活动安装于所述轮架上，轮架上安装有移动轮调节锁扣，通过控制锁扣来固定移动轮。

进一步的，所述竖直支撑钢梁内侧牢固焊接有两根钢筋，两根钢筋用于悬挂重物以维持试验中反力架的平衡稳定。