[发明专利]测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置及方法

权利要求书

1.测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)、横向支架(2)、第一模型桩(3)、第二模型桩(4)、第一液压千斤顶(5)、第二液压千斤顶(6)、第一伺服阀(7)、第二伺服阀(8)、竖向位移传感器(9)、水平位移传感器(10)及模型用土(11)；所述模型箱(1)通过隔板(12)和可调式支撑(13)分隔为主体试验箱(14)和附属试验箱(15)，所述横向支架(2)架设在模型箱(1)上方，所述横向支架(2)包括长桁架(16)和短桁架(17)，所述长桁架(16)上设置第一垫板(45)和第二垫板(46)，所述第一模型桩(3)和第二模型桩(4)均包括粘贴有半导体应变片(18)的桩身(19)和设置于桩身顶部的桩帽(20)，所述第一液压千斤顶(5)和第二液压千斤顶(6)均包括油缸(21)、活塞(22)、进油阀(23)和回油阀(24)，模型箱(1)顶部安装第一伺服阀(7)、第二伺服阀(8)和监控相机(50)，所述第一伺服阀(7)和第二伺服阀(8)均包括进油阀(23)、回油阀(24)和控制阀(25)，所述竖向位移传感器(9)和水平位移传感器(10)均包括夹具块(26)、波导管(27)和活动磁环(28)，所述模型用土(11)水平铺设在主体试验箱(14)内。

2.根据权利要求1所述的测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，所述可调式支撑(13)包括花篮螺丝(29)、旋杆(30)和支撑座(31)，花篮螺丝(29)中部设有旋杆(30)，花篮螺丝(29)两端设有支撑座(31)；可调式支撑(13)对撑在模型箱(1)箱壁与隔板(12)之间。

3.根据权利要求1所述的测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，所述横向支架(2)的长桁架(16)横跨模型箱(1)，短桁架(17)焊接在长桁架(16)两端，短桁架(17)通过螺栓(32)锚固在箱壁顶部的滑槽(47)中。

4.根据权利要求1所述的测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，所述桩身(19)为底部密封的空心铝合金管结构，桩身(19)外侧均匀涂有一层保护半导体应变片(18)的环氧树脂胶(33)，桩身(19)顶部与管帽(20)通过螺丝(34)紧固连接。

5.根据权利要求1所述的测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，所述半导体应变片(18)沿桩身(16)竖向等间距分布，同一横截面内的两对半导体应变片(18)对称粘贴在桩身两侧，导线(35)依次穿过桩身微孔(36)和管帽(20)底部的U型孔(37)后汇集成束，并最终连接在悬挂于模型箱(1)侧壁的数据采集仪(38)上。

6.根据权利要求1所述的测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，所述第一模型桩(3)和第二模型桩(4)在同一横截面内的两对半导体应变片(18)采用惠斯通电桥连接，第一模型桩(3)和第二模型桩(4)同一侧的每对半导体应变片(18)之间分别采用垂直交叉和互相平行的分布方式。

7.根据权利要求1所述的测定桩基竖向和水平极限承载力的离心模型试验装置，其特征在于，所述第一液压千斤顶(5)的油缸(21)垂直固定在横向支架(2)上的第一垫板(45)内，第一垫板(45)沿长桁架(16)的滑槽(47)横向滑移，第一液压千斤顶(5)的活塞(22)下端连接粘贴有竖向压力传感器(48)的竖向延伸杆(39)，竖向延伸杆(39)与第一模型桩(3)位于同一中轴线；所述第二液压千斤顶(6)的油缸(21)水平固定在附属试验箱(15)内的底座(40)上，第二液压千斤顶(6)的活塞(22)右侧连接粘贴有水平压力传感器(49)的水平延伸杆(41)，水平延伸杆(41)与第二模型桩(4)的左侧桩身之间设有U型垫块(42)。