[发明专利]整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置及其安装方法

说明书

本发明提供一种整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置及其安装方法，其中整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置，其特征在于：包括模型箱、竖直固定设在模型箱内的混凝土桩和位于混凝土桩上方的桥台，所述混凝土桩表面垂直连接尼龙绳的一端，所述尼龙绳的另一端伸出模型箱体外，所述混凝土桩朝向和相背于尼龙绳的一侧表面自上而下间隔布设有应变片，相邻两应变片之间设有土压力盒，所述模型箱内且位于混凝土桩与桥台外围设有填土，所述尼龙绳位于模型箱外部的位置设有位移计。本发明以此获得整体式桥台台后土压力变化与分布规律，桩土相互作用及其对支撑上部桥台结构的受力影响更真实，更加接近实际情况，进而为整体式桥台‑桩基‑土受力分析提高一定的数据支持。

技术领域：

本发明涉及一种整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置及其安装方法。

背景技术：

目前我国使用较多的桥梁之一为简支梁，简支梁虽然结构受力稳定，但随着时间的累积而使其伸缩缝装置易损坏而使其易发生桥头跳车想象，施工工序复杂，支座易老化等特点；其次，伸缩缝装置与支座更换的不易和所需费用较昂贵；随着工程技术的不断完善，一种新型整体式桥台桥梁应运而生；相比简支梁桥而言，因其施工简便，节约桥梁生命周期的维护费用，整体性能好，提高行车质量等特点而深受工程师的青睐；但整体式桥台桥梁因其结构受力复杂而不能在我国大量普及使用，现有的整体式桥台桥梁的建设还没有确切可行的理论指导，只凭借工程师自身的经验、不断总结、不断观察、不断实验地进行设计；整体式桥台桥梁的概念不是从本质上改变上部结构受季节性温差产生变形和内力的物理性质，而是在位移量的大小以及位移导致桥台后填土压力变化等问题上与非整体式桥梁（设置伸缩装置桥梁）有所区别此外，土壤的响应还是桩基（桥台）变形的非线性作用；问题主要是复杂的土与结构相互间的力学作用以及桥台与周围土的相对位移关系。而以往学者的研究局限于理论分析以及数值模拟，缺乏试验的验证，现场原型试验研究是整体式桥台-桩基-土相互作用问题中最有意义的。但是由于人力、物力、财力以及时间等因素，现场原型试验往往不能实现。为了进一步的了解整体式桥台-桩基-土相互作用的工作机理，进行该模型试验显得十分必要，为理论分析以及数值模拟的合理性和可靠性提供参考依据。整体式桥台-桩基-土相互作用是指上部结构在温度循环作用下会迫使桥台、桩基结构与桩周土、台后土之间的相互作用，主要依靠柔性桩与土两者相互作用，台后填土变形受力等两大类作用来吸纳桥梁上部的变形与位移，故研究整体式桥台-桩基构件中台后土压力变化及分布规律与桩-土相互作用是解决整体式桥台桥梁关键性问题。常规的研究方法是将桥台、桩二者分别分析，现有桥台后土压力测量技术原理是通过量测台后表面布设的土压力盒值直接得出台后土压力变化及分布，而未考虑桥台变形、转角与位移等因素对台后的土压力的影响；现有桩土相互作用主要是通过P-Y曲线来体现二者的相互作用，常规的P-Y曲线测量技术原理是通过测量桩身测试截面处的拉应变和压应变得到桩身弯矩，再通过弯矩求得桩身挠度和桩侧土压力；同时将两者分别研究对基于柔性桩基的整体式桥台的研究并不精确。

然而，在整体式桥台-桩基-土相互作用拟静力模型试验中，在桩基部分由这种技术得到的桩侧位移和土反力无法考虑到桩体抗弯刚度弯矩、桩截面形状、桩顶约束边界条件的影响，通过理论求导或积分得到结果，往往与实际结果不符，对工程实际应用造成极大的不便。在桥台部分不能较准确的反应台后土压力变化与分布及桥台位移、转角对其的影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置及其安装方法，该整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置可以有效的解决测量不准、测量内容不全等一系列问题，进而得出台后填土土压力变化及分布，桩身土抗力，弯矩等参数值。