[发明专利]CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置和方法

权利要求书

1.一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置，其特征在于，包括以下组成部分：反力试块(1)、支撑梁(2)、测力计(3)、反力梁(4)、位移计(5)、千斤顶(6)、基准梁(7)、橡胶垫(8)、承压板(9)、土压力计(10)、CFG测试桩(11)，其中，所述CFG测试桩(11)上端自下而上依次同轴布置承压板(9)、橡胶垫(8)、千斤顶(6)、反力梁(4)；所述承压板(9)底面布置土压力计(10)；所述橡胶垫(8)上布置位移计(5)；所述千斤顶(6)与反力梁(4)之间同轴布置测力计(3)；所述反力梁(4)上设置反力试块(1)；反力试块(1)四角通过支撑梁(2)支撑于地面；所述基准梁(7)对称设置于承压板(9)两侧。 

2.根据权利要求1所述的一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置，其特征在于，橡胶垫(8)的平面尺寸与承压板(9)平面尺寸相等。 

3.根据权利要求1所述的一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置，其特征在于，所述承压板(9)为方板或圆板。 

4.一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

第一步，计算桩土应力比n及桩刺入量Δ_p，依据CFG桩复合路基静载测试橡胶垫选用表选取橡胶垫(8)； 

第二步，布置CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置，所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置包括以下部分组成： 

反力试块(1)、支撑梁(2)、测力计(3)、反力梁(4)、位移计(5)、 千斤顶(6)、基准梁(7)、橡胶垫(8)、承压板(9)、土压力计(10)、CFG测试桩(11)，其中，所述CFG测试桩(11)上端自下而上依次同轴布置承压板(9)、橡胶垫(8)、千斤顶(6)、反力梁(4)；所述承压板(9)底面布置土压力计(10)；所述橡胶垫(8)上布置位移计(5)；所述千斤顶(6)与反力梁(4)之间同轴布置测力计(3)；所述反力梁(4)上设置反力试块(1)；反力试块(1)四角通过支撑梁(2)支撑于地面；所述基准梁(7)对称设置于承压板(9)两侧；

第三步，对按第二步布置好的测试桩进行分级加载； 

第四步，记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比； 

第五步，根据第四步中得到的数据，确定荷载分级、判稳标准、终载控制； 

第六步，评价桩体承载质量，CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足规范和设计要求。 

5.根据权利要求4所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，其特征在于，所述第一步中，依据路堤设计条件，采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载，获得桩土承担荷载即桩土应力比n。 

6.根据权利要求4所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，其特征在于，所述第一步中，桩刺入量Δ_p的确定方法为：分别计算桩向上刺入垫层量Δ₁、复合地基桩土的差异沉降Δ₂，对比Δ₁、Δ₂的值，依据两者理论上相等的原则，若计算所得两者差值小于其平均值的15％时，取其均值为桩刺入量Δ_p，否则重新设计垫层 参数。 

7.根据权利要求5所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，其特征在于，桩土应力比n的计算公式如下： 

n＝p_p/px 

其中：p_p——桩顶应力，单位：kPa； 

p_s——与桩顶同一平面处的土体应力，单位：kPa。 

8.根据权利要求6所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，其特征在于，桩向上刺入垫层量Δ₁由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标C₁计算得到，桩向上刺入垫层量Δ₁的计算公式如下： 

Δ₁＝C₁×p_p

其中：p_p——桩顶应力，单位：kPa； 

C₁——桩刺入垫层的变形量，单位：m/kPa。 

9.根据权利要求6所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，其特征在于，复合地基桩土的差异沉降Δ₂由冲剪破坏角理论和桩侧土负摩阻弹、塑性区理论计算得到，复合地基桩土的差异沉降Δ₂的计算公式如下： 

其中：E_s——土体压缩模量，单位：MPa； 

Z_m——负摩阻区间长度，单位：m； 

A——计算参数。