水平與豎向荷載共同作用下半面樁小模型試驗加載裝置的制作方法

本發明涉及試驗設備制造技術領域，是一種用于樁基礎模型試驗裝置。

背景技術：

混凝土擴盤樁在抵抗豎向力和水平力方面都顯示出比普通直孔灌注樁更大的優勢。在近年來，國內外對混凝土擴盤樁的研究取得了一定的進展，但是仍處于初期探索階段。國內外對混凝土擴盤樁的研究成果更多集中在抗壓、抗拔承載力的研究，對水平力作用下的破壞機理及承載力研究相對欠缺。目前對混凝土擴盤樁在水平力作用下的研究存在的主要問題包括：首先，混凝土擴盤樁與直孔樁相比，樁周土受力情況發生較大變化，因此，目前參考普通直孔樁得出的混凝土擴盤樁單樁極限抗傾覆承載力的計算方式是不合理的。其次，對于混凝土擴盤樁極限承載力研究中，多限于對樁體本身的破壞研究，而忽略了樁周土體的破壞對承載力的影響。第三，對于單樁承載力的主要影響因素如：承力盤直徑、間距、位置、坡度、數量等，只是做了定性的分析，缺少可靠的理論依據。所以，還需對各影響因素、土體破壞狀態作進一步研究，提出更為合理的混凝土擴盤樁水平承載力計算模式。因此對混凝土擴盤樁水平承載性能的研究成為一個趨勢，而且目前采用的試驗方法存在一定的弊端。

本課題組已經發明了混凝土半面樁的實驗室小比例模型埋土試驗的方法，這種方法在很多方面都有其獨特的優勢，比如設計靈活、操作簡便、節約成本，可以全過程觀察樁周土體破壞過程等。本發明的重點及創新之處在于試驗方法，試驗方法依然沿用本課題組獨有的原狀土可視試驗裝置。由于一般建（構）筑物通常處于豎向力和水平力共同作用的環境中，所以本試驗加載裝置在原有豎向力加載裝置的基礎上經過反復推敲、試驗、改進，實現了豎向力和水平力同時加載。，為了適應小比例模型半面樁試驗的特殊要求，根據小比例模型試驗的試件特點，單獨設計了專門用于半面樁小比例模型水平、豎向同時加載試驗的專門加載裝置，以保證能順利地進行加載試驗。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種水平與豎向荷載共同作用下半面樁小模型試驗加載裝置。

本發明解決技術問題的方案是采用加載臺板、立柱、橫梁、豎向加載裝置、原土盛裝容器、半面樁、中空千斤頂和加載鋼絲構成加載裝置，加載臺板兩側分別有一根向上的立柱，橫梁安裝在兩根立柱之間的上部，原土盛裝容器放置在加載臺板上，在兩根立柱中間位置，半面樁豎直埋入原土盛裝容器的原土中，半面樁頂部高于原土盛裝容器的上沿，豎向加載裝置安裝在橫梁上，與半面樁頂部接觸，加載鋼絲一端連接半面樁頂部，另一端連接中空千斤頂，加載鋼絲呈水平狀態。

通過豎向加載裝置向半面樁施加一定壓力，然后通過中空千斤頂拉動加載鋼絲，測量在不同的拉力下半面樁橫向的移動距離。這樣能夠模仿混凝土擴盤樁在承載一定的垂直壓力情況下，又受到一定橫向推、拉時所產生的橫向位移。

所述的豎向加載裝置包括底板、彈性板、頂板、壓板、加壓千斤頂和鋼筋，底板水平放置在橫梁上，彈性板在底板上，頂板在彈性板上，壓板水平放置，與半面樁頂部接觸，加壓千斤頂在壓板與橫梁之間，有四根鋼筋分別從上到下穿過頂板、底板和壓板的四個角，每根鋼筋的兩端都有螺紋，并采用螺母固定，使得底板、彈性板、頂板、壓板和加壓千斤頂固定為一體。向半面樁豎向施加壓力時，啟動加壓千斤頂，底板和頂板之間有彈性板，形成一塊有一定壓縮量的組合構件，由于細鋼筋的長度是固定的，所以保證加壓千斤頂的穩定，又由于泡沫板有一定的彈性，能夠保證在加壓千斤頂加載時有一定的量程。

其中彈性板的壓縮量小于10mm。

壓板的底部有橫向的凹槽，半面樁的頂部為弧形端頭，弧形端頭在凹槽內。在中空千斤頂通過加載鋼絲拉動半面樁過程中，可以自如地沿加載方向移動，而不出現側向滑動。

中空千斤頂安裝在橫梁上，立柱上裝有一個定滑輪，定滑輪在中空千斤頂下方，半面樁的端頭位置開有固定孔，加載鋼絲一端固定在固定孔位置，另一端繞過定滑輪與中空千斤頂連接。這樣能夠更有效地保證半面樁與定滑輪之間的加載鋼絲保持水平狀態。

本發明裝置可以實現試驗室小模型半面樁試驗的豎向荷載和水平荷載同時施加，保證小尺寸試件的豎向加載的穩定性和有限位移控制，實現半截面小尺寸試件在施加水平荷載時的平面內位移，不出現平面外移動。

附圖說明

圖1為本發明裝置示意圖；

圖2為壓板的側視圖；

圖3為半面樁的示意圖。

具體實施方式

本發明裝置由加載臺板1、立柱2、橫梁3、豎向加載裝置4、原土盛裝容器5、半面樁6、中空千斤頂7和加載鋼絲8構成，加載臺板1兩側分別有一根向上的立柱2，橫梁3安裝在兩根立柱2之間的上部，原土盛裝容器5放置在加載臺板1上，在兩根立柱2中間位置，半面樁6豎直埋入原土盛裝容器5的原土中，半面樁6頂部高于原土盛裝容器5的上沿，豎向加載裝置4安裝在橫梁3上，與半面樁6頂部接觸，加載鋼絲8一端連接半面樁6頂部，另一端連接中空千斤頂7，加載鋼絲8呈水平狀態，所述的豎向加載裝置4包括底板9、彈性板10、頂板11、壓板12、加壓千斤頂14和鋼筋13，底板9水平放置在橫梁3上，彈性板10在底板9上，頂板11在彈性板10上，壓板12水平放置，與半面樁6頂部接觸，加壓千斤頂14在壓板12與橫梁3之間，有四根鋼筋13分別從上到下穿過頂板11、底板9和壓板12的四個角，每根鋼筋13的兩端都有螺紋，并采用螺母固定，使得底板9、彈性板10、頂板11、壓板12和加壓千斤頂14固定為一體，其中彈性板10的壓縮量小于10mm；壓板12的底部有橫向的凹槽15，半面樁6的頂部為弧形端頭17，弧形端頭17在凹槽15內；中空千斤頂7安裝在橫梁3上，立柱2上裝有一個定滑輪18，定滑輪18在中空千斤頂7下方，半面樁6的端頭位置開有固定孔16，加載鋼絲8一端固定在固定孔16位置，另一端繞過定滑輪18與中空千斤頂7連接。

技術特征：

技術總結
一種水平與豎向荷載共同作用下半面樁小模型試驗加載裝置，涉及試驗設備制造技術領域，采用加載臺板、立柱、橫梁、豎向加載裝置、原土盛裝容器、半面樁、中空千斤頂和加載鋼絲構成，加載臺板兩側有立柱，橫梁安裝在立柱上部，原土盛裝容器放置在加載臺板上，半面樁豎直埋入原土盛裝容器的原土中，豎向加載裝置安裝在橫梁上，加載鋼絲一端連接半面樁頂部，另一端連接中空千斤頂。本發明裝置通過豎向加載裝置向半面樁施加一定壓力，然后通過中空千斤頂拉動加載鋼絲，測量在不同的拉力下半面樁橫向的移動距離。

技術研發人員：錢永梅;田偉;王若竹;翟蓮;謝新穎
受保護的技術使用者：吉林建筑大學
技術研發日：2017.05.17
技術公布日：2017.09.12