一種平動式土壓力測模試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及土木工程領域，尤其涉及一種平動式土壓力測模試驗裝置。該測模試驗裝置包括外槽、內槽、上加載組件、下加載組件、土壓力測量元件及位移測量元件，橫向受荷體位于土體中，多個土壓力測量元件埋置于橫向受荷體側面土體中，位移測量元件設置在橫向受荷體上，上加載組件和下加載組件水平設置且位于橫向受荷體的同側，上加載組件一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的頂部連接，下加載組件一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的底部連接，上加載組件和下加載組件同時加載動作，以平動的方式推動橫向受荷體橫向移動，從而通過土壓力測量元件及位移測量元件可獲取橫向受荷體發生平動位移模式下其側面的土壓力分布規律。
【專利說明】一種平動式土壓力測模試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及土木工程【技術領域】，尤其涉及一種平動式土壓力測模試驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在深基坑工程、港口工程、橋梁工程、高層建筑和邊坡等工程中，受荷體(例如受荷樁和擋土墻)應用較為廣泛，其主要承受橫向力及力矩的作用或者豎向荷載的作用。
[0003]以受荷樁為例，按其受力特點可分為豎向受荷樁(如樁基礎)與橫向受荷樁(如抗滑樁、圍護樁)。在橫向受荷樁的受力分析過程中，最大的難點在于如何準確確定作用于樁的側向土壓力。一方面，樁側土壓力與土體和樁的變形大小及模式相關，因此，需要將樁和土體作為整體來考慮；另一方面,風化、地震、降雨以及樁體施工等會改變土體密度、孔隙t匕、含水量等物理參數，引起土體力學參數(C，Φ等)發生變化，進而改變樁側土壓力的大小和分布規律。
[0004]目前，在橫向受荷體(如抗滑樁、擋土墻)常規設計中土壓力一般取靜止土壓力或極限狀態下的主動土壓力或被動土壓力。然而實際工程中的土壓力是土與橫向受荷體之間相互作用的結果，橫向受荷體的不同變位模式、土體的變形與強度特性都對土壓力的大小和分布規律產生影響。傳統設計理論所采用的許多假設都在不同程度地回避受荷體與土體相互作用問題，因此使得橫向受荷體側土壓力計算方法缺乏理論依據，設計參數存在諸多假設和不確定性，橫向受荷體的設計計算大多依靠設計師的經驗，設計理論滯后，工程失效的情況也時有發生，造成了巨大的財產損失(例如，3mX 2m截面的抗滑樁造價基本上每米上萬元，浙江省上三高速公路6#滑坡抗滑樁加固工程費用超過四千萬)，且工程失效涉及民生安全，關系重大。因此，積極開展橫向受荷體側土壓力的試驗研究具有較強的工程應用背景，而且具有非常重要的理論與應用價值。
[0005]鑒于人為因素(樁體施工)、自然因素(降雨、地震等)及樁體(墻體)位移等擾動因素影響下橫向受荷體與土體相互作用的復雜性，建立合理的樁側土壓力計算模型必須基于大量的試驗。
[0006]然而，現場試驗成本過高，模型試驗成為研究橫向受荷體(抗滑樁、擋土墻等)體側土壓力分布特性的有效手段。但目前有關該方面的試驗裝置比較欠缺。因此，研制一種橫向受荷體側土壓力測量模型試驗裝置，以滿足橫向受荷體側土壓力分布規律研究的需要成為工程界迫切需要解決的問題，鑒于實際工程中橫向受荷體經常發生橫向平動式的移動，因此開展該位移模式下橫向受荷體側土壓力分布規律的研究顯得很有必要。
[0007]因此，針對以上不足，本實用新型提供了一種平動式土壓力測模試驗裝置。
實用新型內容
[0008](一 )要解決的技術問題
[0009]本實用新型的目的是提供一種平動式土壓力測模試驗裝置以滿足橫向受荷體發生平動位移模式下土壓力分布規律的研究需要。
[0010](二)技術方案
[0011]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種平動式土壓力測模試驗裝置，其包括外槽、內槽、上加載組件、下加載組件、土壓力測量元件及位移測量元件，內槽中設置有土體，橫向受荷體位于土體中，多個土壓力測量元件依次埋置于橫向受荷體側面的土體中，位移測量元件設置在橫向受荷體上，上加載組件和下加載組件水平設置且位于橫向受荷體的同側，上加載組件的一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的頂部連接，下加載組件的一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的底部連接。
[0012]其中，所述上加載組件包括第一千斤頂和第一傳力桿，第一千斤頂的底部設置在外槽側壁上，第一千斤頂的頂端與第一傳力桿的一端連接，第一傳力桿的另一端與橫向受荷體的頂部連接。
[0013]其中，所述下加載組件包括第二千斤頂和第二傳力桿，第二千斤頂的底部設置在外槽側壁上，第二千斤頂的頂端與第二傳力桿的一端連接，第二傳力桿的另一端與橫向受荷體的底部連接。
[0014]其中，還包括豎向固定在外槽側壁上調節導軌槽，調節導軌槽的槽壁上沿豎向設置有多個安裝孔，第一千斤頂的底部通過螺栓組件固定在調節導軌槽上部的安裝孔上，第二千斤頂的底部通過螺栓組件固定在調節導軌槽下部的安裝孔上。
[0015]其中，所述土壓力測量元件為土壓力計。
[0016]其中，所述位移測量元件為百分表。
[0017]其中，所述橫向受荷體為單個橫向受荷樁。
[0018]其中，還包括第一導桿，所述橫向受荷體為多個橫向受荷樁，多個橫向受荷樁并排設置在土體中，多個所述橫向受荷樁頂部通過第一導桿連接，第一導桿的兩端分別通過并行的兩套上加載組件與外槽的內壁連接。
[0019]其中，還包括第二導桿，多個橫向受荷樁底部通過第二導桿連接，第二導桿的兩端分別通過并行的兩套下加載組件與外槽的內壁連接。
[0020]其中，所述橫向受荷體為擋土墻。
[0021](三)有益效果
[0022]本實用新型的上述技術方案具有如下優點:本實用新型的平動式土壓力測模試驗裝置中，將橫向受荷體位于土體中，多個土壓力測量元件依次埋置于橫向受荷體側面的土體中，位移測量元件設置在橫向受荷體上，上加載組件和下加載組件水平設置且位于橫向受荷體的同側，上加載組件的一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的頂部連接，下加載組件的一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的底部連接，上加載組件和下加載組件同時加載動作，以平動的方式推動橫向受荷體橫向移動，從而通過土壓力測量元件以及位移測量元件即可獲取受荷體發生平動位移模式下其側面的土壓力分布規律。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型實施例平動式土壓力測模試驗裝置的正視結構示意圖；
[0024]圖2是本實用新型實施例平動式土壓力測模試驗裝置的俯視結構示意圖；
[0025]圖3是本實用新型實施例平動式土壓力測模試驗裝置中橫向受荷樁的結構示意圖；
[0026]圖4是本實用新型實施例平動式土壓力測模試驗裝置中第一傳力桿的結構示意圖；
[0027]圖5是本實用新型實施例平動式土壓力測模試驗裝置中第一傳力桿與第一導桿的連接關系不意圖；
[0028]圖6為本實用新型實施例橫向受荷體底部驅動式土壓力測模裝置中調節導軌槽的俯視圖；
[0029]圖7為本實用新型實施例橫向受荷體底部驅動式土壓力測模裝置中調節導軌槽的側視圖。
[0030]圖中，1:夕卜槽；2:內槽；3:位移測量兀件；4:橫向受荷樁；5:第一導桿；6:土壓力測量兀件；7:第一傳力桿；8:第一千斤頂；9:第二傳力桿；10:土體；11:螺栓組件；12 --第二導桿；13:第二千斤頂；14:安裝孔；15:調節導軌槽；701:連接塊。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0032]如圖1和圖2所示，本實用新型提供的平動式土壓力測模試驗裝置包括外槽1、內槽2、上加載組件、下加載組件、土壓力測量元件6及位移測量元件3，外槽I可在地面開挖然后用混凝土澆筑而成，然后再外槽I內設置內槽2，內槽2的一側可以敞開，內槽2中設置有土體10，橫向受荷體位于土體10中，該土體10可以階梯狀，也可以具有一定坡度，多個土壓力測量元件6依次埋置于橫向受荷體側面的土體10中，位移測量元件3設置在橫向受荷體上，上加載組件和下加載組件水平設置且位于橫向受荷體的同側，上加載組件的一端抵在外槽I的側壁上，另一端與橫向受荷體的頂部連接，下加載組件的一端抵在外槽I的側壁上，另一端與橫向受荷體的底部連接。其中，上述橫向受荷體為橫向受荷樁4，其可為圓柱狀或為棱柱狀；模型外槽I與內槽2 —般均用混凝土澆筑而成，混凝土等級宜為C20，外槽I長為4000_，寬為1200mm，高為1200_，模型內槽2長3000_，寬800_，高1200mm，當然，外槽I與內槽2的尺寸也不限于上述具體數值。
[0033]其中，橫向受荷樁4的樁身材料可采用C25?C50的混凝土，樁內鋼筋可采用HRB335?RRB400鋼筋，樁身截面以及鋼筋的配筋率可根據實際工程的需要而設計，樁長與樁身截面邊長或直徑滿足模型試驗的比例進行縮小。
[0034]上述技術方案中，上加載組件和下加載組件水平設置且位于橫向受荷體的同側，通過上加載組件和下加載組件同時加載動作，橫向受荷樁4的頂部和底部同時受力，橫向受荷樁4橫向移動，多個土壓力測量元件6的測得的土壓力也發生變化，從而可以測得橫向受荷樁4側面的土壓力變化值，且通過設置在橫向受荷樁4上的位移測量元件3可以測得橫向受荷樁4在發生橫向平動位移時的位移值，結合所測得的土壓力變化值，則可以得出橫向受荷樁4側面的土壓力分布規律。
[0035]具體地，上加載組件包括第一千斤頂8和第一傳力桿7，第一千斤頂8的底部固定在外槽I側壁上，第一千斤頂8的頂端與第一傳力桿7的一端連接，第一傳力桿7的另一端與橫向受荷體的頂部連接，其中為了使第一千斤頂8的頂端與第一傳力桿7更穩當地進行加載力的傳遞，第一傳力桿7的一端還設置有連接塊701，以方便與第一千斤頂8對接；下加載組件包括第二千斤頂13和第二傳力桿9，第二千斤頂13的底部固定在外槽I側壁上，第二千斤頂13的頂端與第二傳力桿9的一端連接，第二傳力桿9的另一端與橫向受荷體的底部連接，所述第一千斤頂8和第二千斤頂13采用FCY-20長型液壓千斤頂，其中為了使第二千斤頂13的頂端與第二傳力桿9更穩當地進行加載力的傳遞，第二傳力桿9的一端還設置有連接塊701，以方便與第二千斤頂13對接。
[0036]為了使第一千斤頂8和第二千斤頂13的高度可調，以適應不同高度的受荷樁4的試驗測量，本發明還包括豎向固定在外槽側壁上調節導軌槽15，調節導軌槽15的槽壁上沿豎向設置有多個安裝孔，第一千斤頂的底部通過螺栓組件固定在調節導軌槽15上部的安裝孔上，第二千斤頂的底部通過螺栓組件固定在調節導軌槽15下部的安裝孔上。這樣，通過調節螺栓組件可以將第一千斤頂8安裝在調節導軌槽15上部的不同高度的安裝孔上，也可以將第二千斤頂13安裝在調節導軌槽15下部的不同高度的安裝孔上，從而使第一千斤頂8和第二千斤頂13的高度可調，進而本發明的土壓力測模試驗裝置可以應用于不同高度的受荷樁4的試驗測量中。
[0037]一般地，土壓力測量元件6為土壓力計；位移測量元件3為百分表。當然，土壓力測量元件6不限于土壓力計，位移測量元件3也不限于百分表，也可以采用其他類型的土壓力測量元件6與位移測量元件3。其中，橫向受荷樁4的兩側可均埋置JTM-V2000型振弦式土壓力計，分別沿豎向布置于橫向受荷樁4樁體兩側，分別用來測量樁側的主動土壓力與被動土壓力。
[0038]本實用新型中，橫向受荷體可為單個橫向受荷樁4，也可為多個并列設置的橫向受荷樁4。如圖2、圖3和圖5所示當采用多個并列設置的橫向受荷樁4時，多個橫向受荷樁4頂部通過第一導桿5連接，第一導桿5的兩端分別通過并行的兩套上加載組件與外槽I的內壁連接，也即第一導桿5的兩端分別通過一個第一傳力桿7與固定在外槽I側壁上的第一千斤頂8連接；多個橫向受荷樁4底部通過第二導桿12連接，第二導桿12的兩端分別通過并行的兩套下加載組件與外槽I的內壁連接，也即第二導桿12的兩端分別通過一個第二傳力桿9與固定在外槽I側壁上的第二千斤頂13連接，這樣橫向受荷樁4的頂部有兩個第一傳力桿7驅動，橫向受荷樁4的底部由兩個第二傳力桿9驅動，橫向受荷樁4平動受力更均勻，傳力桿的傳動更精確穩當。另外，橫向受荷樁4的間距一般為3d?5d或3b?5b (其中，d為圓樁的直徑，b為方樁的邊長)，橫向受荷樁4頂部和底部有預設的安裝孔14，用于穿過第一導桿5或第二導桿12,第一導桿5與第一傳力桿7或者第二導桿12與第二傳力桿9之間采用螺栓組件11連接，當然也可采用其他連接方式。
[0039]本實用新型中，所述橫向受荷體不僅僅局限于橫向受荷樁4，其也可為擋土墻。當橫向受荷體為擋土墻時，將擋土墻埋于土體10中，擋土墻的頂部水平設置兩套上述上加載組件，擋土墻的底部水平設置兩套上述下加載組件，上加載組件和下加載組件同時加載動作，擋土墻的頂部和底部同時受力，橫向受荷樁4橫向移動，進而可測出相應的擋土墻兩側的土壓力分布規律。
[0040]綜上所述，本實用新型的平動式土壓力測模試驗裝置中，通過將橫向受荷體埋置在內槽2的土體10中，在橫向受荷體的頂部和底部分別設置上加載組件和下加載組件，上加載組件和下加載組件的一端均抵在外槽I的側壁上，上加載組件和下加載組件同時加載動作，以平動的方式推動橫向受荷體橫向移動，然后通過埋置在橫向受荷體一側的土壓力計以及設置在橫向受荷體上的百分表獲取橫向受荷樁4側面的土壓力分布規律；通過并列設置的多個橫向受荷樁4，在橫向受荷樁4的頂部和底部分別設置第一導桿5和第二導桿12，第一導桿5兩端分別通過第一傳力桿7與固定在外槽I側壁上的第一千斤頂8連接，這樣橫向受荷樁4頂部由兩個第一傳力桿7驅動,可以使多個橫向受荷樁4的頂部發生相同位移，同理，第二導桿12兩端通過第二傳力桿9的驅動可使多個橫向受荷樁4的底部發生相同位移，提高試驗測量的準確度。
[0041]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:包括外槽、內槽、上加載組件、下加載組件、土壓力測量元件及位移測量元件，內槽中設置有土體，橫向受荷體位于土體中，多個土壓力測量元件依次埋置于橫向受荷體側面的土體中，位移測量元件設置在橫向受荷體上，上加載組件和下加載組件水平設置且位于橫向受荷體的同側，上加載組件的一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的頂部連接，下加載組件的一端抵在外槽的側壁上，另一端與橫向受荷體的底部連接。
2.根據權利要求1所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:所述上加載組件包括第一千斤頂和第一傳力桿，第一千斤頂的底部設置在外槽側壁上，第一千斤頂的頂端與第一傳力桿的一端連接，第一傳力桿的另一端與橫向受荷體的頂部連接。
3.根據權利要求2所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:所述下加載組件包括第二千斤頂和第二傳力桿，第二千斤頂的底部設置在外槽側壁上，第二千斤頂的頂端與第二傳力桿的一端連接，第二傳力桿的另一端與橫向受荷體的底部連接。
4.根據權利要求3所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:還包括豎向固定在外槽側壁上調節導軌槽，調節導軌槽的槽壁上沿豎向設置有多個安裝孔，第一千斤頂的底部通過螺栓組件固定在調節導軌槽上部的安裝孔上，第二千斤頂的底部通過螺栓組件固定在調節導軌槽下部的安裝孔上。
5.根據權利要求1所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:所述土壓力測量元件為土壓力計。
6.根據權利要求1所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:所述位移測量元件為百分表。
7.根據權利要求1所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:所述橫向受荷體為單個橫向受荷樁。
8.根據權利要求1所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:還包括第一導桿，所述橫向受荷體為多個橫向受荷樁，多個橫向受荷樁并排設置在土體中，多個所述橫向受荷樁頂部通過第一導桿連接，第一導桿的兩端分別通過并行的兩套上加載組件與外槽的內壁連接。
9.根據權利要求8所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:還包括第二導桿，多個橫向受荷樁底部通過第二導桿連接，第二導桿的兩端分別通過并行的兩套下加載組件與外槽的內壁連接。
10.根據權利要求1所述的平動式土壓力測模試驗裝置，其特征在于:所述橫向受荷體為擋土墻。
【文檔編號】E02D1/00GK204000821SQ201420430096
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】孟湘黔, 朱劍鋒, 李劍虹, 陳媛 申請人:寧波市市政設施景觀建設有限公司