[发明专利]一种桩头固端的桩-土动力相互作用振动台试验装置及其施工方法

说明书

本发明提供一种桩头固端的桩‑土动力相互作用振动台试验装置及其施工方法，包括振动台台面、试验桩、荷载传感器、桥台与搭板、混凝土质量块、沙土箱、枕梁、位移测量装置。试验桩固结于沙土箱箱底，桩顶与桥台搭板固结一体，桥台上部放置配重块。两边枕梁顶端各置一个水平荷载传感器和竖向荷载传感器。本发明该桩头固端的桩‑土动力相互作用振动台试验装置及其施工方法通过优化实验模型结构，很好的解决了常规此类试验装置不能真实模拟整体式桥梁桥台支撑桩‑土动力相互作用和不能全面采集试验过程中桥台搭板端部支撑力和水平位移等的不足之处。枕梁顶端安装有测量桥台水平位移和力的传力杆装置，其灵活轻巧，解决了试验数据采集繁琐等问题。

技术领域

本发明涉及一种桩头固端的桩-土动力相互作用振动台试验装置及其施工方法。

背景技术

目前，在桩-土动力相互作用地震模拟试验中，模拟整体式桥台支撑桩-土结构在地震作用下的动力相互作用反应特性时，桩与桥台结构常以铰接形式代替，不能反应真实的整体式桥台支撑桩与上部结构固结形式的传力特性，因此不能准确反应整体式桥梁桥台支撑桩与土的动力相互作用特性。

其次，此类抗震试验属于大型的动力试验之一，此类试验具有针对性强、可靠性高等优点。但其成本较高，如国外一项实验经费的数据显示，在进行模拟地震振动台试验时，每小时的费用甚至高达上万美元，而采集数据的办法是否精确和全面直接关系到试验的成败与否。因此设计一种能够真实模拟桩-台固结、数据采集方便、全面的桩-土动力相互作用振动台试验装置及其施工方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对以上述常规带铰接的桩头固结形似不能真实模拟整体式桥梁桥台支撑桩-土动力相互作用和不能全面采集试验过程中桥台搭板端部支撑力和水平位移的问题，提供了一种桩头固结的桩-土动力相互作用振动台试验装置及其施工方法。

本发明的第一具体实施方案是：一种桩头固端的桩-土动力相互作用振动台试验装置，包括振动台台面、试验桩、沙土箱、桥台与搭板，所述振动台台面上设有试验桩，所述试验桩置于沙土箱内，所述试验桩两侧的振动台台面各设有枕梁，所述桥台与搭板下表面与试验桩固定连接，两侧的枕梁顶端分别设置一个水平位移荷载传感器和竖向荷载传感器，所述水平位移荷载传感器和竖向荷载传感器与桥台与搭板相接触。

进一步的，所述桥台上部放置配重块。

进一步的，所述的试验桩固结于沙土箱箱底，并高出沙土箱顶部试验桩1/6高度。

进一步的，所述桥台与搭板为一体。

进一步的，所述的竖向荷载传感器置于枕梁顶端并支撑搭板，所述水平位移荷载传感器经一横杆与搭板固定连接。

本发明的第二具体实施方案是：一种桩头固端的桩-土动力相互作用振动台施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）设置一振动台台面，将振动台台面上设置桥台与搭板，在桥台下方固定连接试验桩；

（2）所述的试验桩端部深入桥台内部并固结于一体，试验桩下端插入沙土环境内；

（3）在试验桩两侧的振动台台面设置枕梁，枕梁顶端各置一个水平位移荷载传感器和竖向荷载传感器，使竖向荷载传感器支撑搭板一端，使水平位移荷载传感器能够同时测量水平位移和水平力的装置；

（4）启动震动平台，以研究部分桥台结构地震性能或研究桥台整体结构抗震性能。

进一步的，所述搭板上设置有配重块，所述的配种块可根据具体需要磊固于桥台顶端，配重块体积设计较小，方便施加与卸载。