[实用新型]一种超长桩有效桩长模拟试验箱

说明书

技术领域

本实用新型涉及基础结构试验技术领域，尤其是涉及一种超长桩的室内模拟试验装置。 

背景技术

软土具有厚度大、高含水量、大孔隙比、低强度、高灵敏度高压缩性、低渗透性等特点。在地质条件较差的软土地区，超长桩的使用是大量的而且也是很有必要的。软土地区建筑物的建造目前的主要方法多是长桩穿越和软土复合地基加固等方法。随着超长桩基础在工程中应用发展，对超长桩基础的研究也日益受到学者及工程技术人员的重视。目前对超长桩基础的研究主要集中在承载力的计算及沉降计算方法的研究上，其主要研究可分为理论研究和试验研究两个方面。由于进行超长桩基础原型试验需要花费大量的人力、物力和时间，尤其是进行群桩基础的原型试验研究更因场地条件及其他因素的限制而无法进行，这时只好采用模型试验进行研究，然后在模型试验的基础上推广到实际工程应用中。“有效桩长”作为一个实验现象得到工程界和学术界的关注，前人在这方面作了许多有益的试验研究和理论研究，但研究点不尽相同，试验手段方法和理论分析方法也不相同。桩的模型试验是根据桩基的实际工作状态，建立与原型具有相似性规律的模型，借助科学仪器和设备，人为地控制试验条件，研究桩基在某一或某些情况下的受力变形特性的试验，在桩基工程技术的研究应用设计以及施工阶段都占有重要地位。它不仅为桩基础的理论研究提供试验数据和试验论证，而且为工程设计提供依据进而指导工程实践。中国专利授权公告号CN201794098U，授权公告日期2011年4月13日，名称为“用于土建工程的单桩承载力试验装置”的实用新型专利，公开了一种土建工程中使用桩的试验装置。它包括试验桩、保护套管、承压管、加荷千斤顶、垫板、上支撑板、桩内配筋、套管配筋、载荷板和油压表。桩内配筋下端设有承压板，承压板呈与试验桩直径相配合的弧形，承压板下端与试验桩相连接。该实用新型能够准确的检测出试验桩的整体承受力，但是不能同时检测出试验土壤的参数，导致试验数据不完全。 

发明内容

为了解决现有实验设备手段无法全面反映超长桩基础实际工作状况，以及现有的现场超长桩基础实验研究局限性的技术问题，本实用新型提供一种超长桩有效桩长模拟试验箱，达到能完成一定控制条件的超长桩基础试验, 从而分析超长桩基础中桩、土相互作用机理，桩、土荷载传递规律的目的。

本实用新型的技术方案是：一种超长桩有效桩长模拟试验箱, 它包括箱体，箱体外部设有反力架，箱体的上方设有千斤顶，箱体内设有测试土层，测试土层中设有模拟桩，测试土层和模拟桩设有传感器，测试土层上端设有柔性加载器，模拟桩通过千斤顶与反力架连接。依据相似原理建立的模拟试验箱，将建筑物和超长桩基础原型同比例缩小进行模拟实验。实验模型可以随时调整桩长、桩径、桩身刚度、土层厚度和材质等参数，和更换不同类型的桩从而完成一系列的试验功能，操作方便、简单易行。模拟试验箱制造成本低，实验数据可靠。

作为优选，测试土层的下端设有隔板，箱体的底部设有弹簧，隔板通过弹簧与箱体连接。弹簧刚度模拟不同性质土层状态下超长桩的受力，实验环境与实际土层更接近。

作为优选，柔性加载器为囊结构呈环状，柔性加载器下方设有底板，模拟桩通过底板与千斤顶连接。通过调节充满柔性加载器囊里的气体量来调节加载压力，调节方便。底板将模拟桩和测试土层受到的载荷相结合，更接近基础整体的实际情况。

作为优选，箱体的侧壁设有若干个排水孔。测试土层中的水通过排水孔流到箱体外，测试土层的含水率与实际使用中土层的含水率接近，保证实验数据可靠性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：突破超长桩基础现场原位载荷实验存在的现场条件复杂，现有实验设备手段无法全面反映超长桩基础实际工作状况，以及现有的现场超长桩基础实验研究局限性。试验箱全面反映超长桩基础实际工作状况，实验时可以随时调整桩参数和更换不同类型的桩，下卧层、持力层以及基础土，从而完成一系列的试验功能，实验数据可靠、操作方便、简单易行。模拟试验箱制造成本低。

附图说明

附图1为本实用新型的一种结构示意图。

图中：1-箱体；2反力架-；3-千斤顶；4-柔性加载器；5-测试土层；6-模拟桩；11-排水孔；12-隔板；13-弹簧；41-承台；42-底板；51-土应力计；61-光纤传感器。   

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1所示，一种超长桩有效桩长模拟试验箱，它包括箱体1，箱体1固定在地面。箱体1内设有测试土层5，测试土层5中设有模拟桩6，测试土层5和模拟桩6设有传感器。按模拟相应的土层，测试土层5分成几层不同性质的土堆放。每层测试土层5均布若干个土应力计51，两个土应力计51的间距不大于十厘米。沿模拟桩6轴向在模拟桩6外表面附有光纤传感器61。测试土层5上端设有柔性加载器4，柔性加载器4为囊结构呈环状。柔性加载器4的囊中充满空气。柔性加载器4下方设有底板42。底板42的上表面为平面与柔性加载器4贴紧。底板42的下表面设有承台41，承台41为突出底板42下表面的凸台。承台41顶住模拟桩6的上端。箱体1外部设有反力架2，反力架2呈n状，反力架2的梁位于箱体1上方，反力架2的支架下端与埋在地面以下的反力设施基础固定。箱体1的上方设有千斤顶3，模拟桩6通过千斤顶3与反力架2连接。千斤顶3的座与反力架2梁的下表面固定，千斤顶3的升降杆顶住承台41。测试土层5的下端设有隔板12，箱体1的底部设有弹簧13，隔板12通过弹簧13与箱体1连接。弹簧13的数量和弹簧参数取决于模拟土层的特性。弹簧13的下端与箱体1的底板固定，隔板12压在弹簧13的上端。隔板12在箱体1中可以上下移动。箱体1的侧壁设有排水孔11。排水孔11均布于箱体1的侧壁，排水孔11的直径为五厘米，两个排水孔11之间的距离不小于三十厘米，箱体1的侧壁内部排水孔11的洞口设有滤网。