[发明专利]扩大头间距对扩底抗拔桩承载力的影响研究试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩基试验装置，具体涉及一种不同扩大头间距对扩底抗拔桩承载力影响的研究试验装置。

背景技术

随着我国经济建设和工业的迅速发展，城市建设与土地资源紧张的矛盾日益突出，地下空间的利用受到越来越广泛的重视，尤其是我国的沿海地区地下水位比较高，地下建筑物通常要承受巨大的浮力。建(构)筑物承受上拔荷载的情况愈来愈多。工程中承受上拔荷载或者承受竖向抗拔力的桩称为抗拔桩，抗拔桩作为抗拔基础的主要形式之一在工程中应用广泛。在工程建设中，抗拔桩的承载力已成为控制工程质量的一个非常重要的手段。单桩承载力的准确对于各类建筑物基础设计乃至上部结构的设计都起着举足轻重的作用。国内现有研究工程实践表明，扩底抗拔桩可以大幅度提高桩的抗拔能力，且在相同的抗浮要求下，扩底抗拔桩的造价大约为等截面抗拔桩的1/2至1/3。另外，增加扩大头数量可以使抗拔桩承载力大幅提高。因此，扩底桩在技术、经济上都具有很大的优越性。因此，深入探讨多扩大头之间的距离对于抗拔桩承载力的影响效应是当前桩基工程中的一个重要问题。

目前，国内外对扩底抗拔桩承载的研究已经取得了一定的理论成果。研究方法主要是理论分析法、数值模拟法以及现场检测法。理论分析法是利用弹性理论，通过假定对研究模型进行简化，但在一定程度上不能准确考虑桩土之间的复杂关系，并且计算量大；数值模拟方法一般需要借助大型商用软件，数值模型的建立较为复杂且计算耗时。此外，由于土工测试仪器设备的限制很难获得精确的土体物理力学参数，而土体参数的变化对数值模拟结果影响很大，因此容易造成计算结果的偏差。现场监测方法是获取不同扩大头间距时抗拔桩承载力数据的手段之一，但是受仪器设备以及人为观察因素等限制，现场测试结果具有一定偏差，同时现场监测需要投入一定量的人力物力，现场预埋测试元件非常容易在施工中受到破坏，从而延误监测乃至得到错误监测信息。

发明内容

本发明目的在于解决上述现有技术的不足，提出一种扩大头间距对扩底抗拔桩承载力影响的研究实验装置，用于实现在不同扩大头间距条件下抗拔桩承载力的模拟，准确测量在填土之后荷载引起的桩基上拔变形量,并对桩基进行竖向承载力进行分析。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种扩大头间距对扩底抗拔桩承载力影响的研究实验装置，包括模型箱、桩基模型、应变计，竖向抗拔静荷载试验装置，所述模型箱为铝合金材料制成的长方形箱，其顶面设为开口，方便安置竖向抗拔静荷载试验装置；所述桩基模型的抗拔桩桩体为铝合金空心管制成的套管，桩身模型外壁粘贴十组应变片，每组应变片对称分布于桩身中轴线两侧，十组应变片以桩身中心线为基准对称分布；桩基模型放置于模型箱的正中间，桩身模型外壁靠近底端安装若干扩大头；所述竖向抗拔静荷载试验装置安置在所述模型箱顶面，水平方向固定，垂直方向可以进行调节。

所述竖向抗拔静荷载试验装置包括钢筋混凝土垫块、传力板、反力梁、荷载板、桩顶连接筋、千斤顶、测试仪，所述反力梁下面两端通过钢筋混凝土垫块安置在两侧的传力板上，反力梁上面设有千斤顶 ，千斤顶上面放置荷载板，桩顶连接筋从反力梁中心穿过，与荷载板连接；千斤顶连接测试仪，通过测试仪来测量竖向抗拔静荷载试验装置的上拔量。

所述扩大头之间的间距通过滑动和螺栓的固定来调节，方便实现反复利用，多次试验，寻找最佳扩大头设置方案。

所述桩基模型采用简支梁方法校正桩基模型的桩身，用于检验桩基模型本身尺寸是否合格和测量桩身的应变。

所述传力板为刚性垫块作，用于提供反力，两个传力板材料和尺寸完全相同，并且以桩基模型的桩身中心对称放置。

所述千斤顶加压时，千斤顶的上拔合力通过桩基模型中心。

所述测试仪在桩基模型两个正交直径方向各安置一个，使测试仪不受气温、振动外界影响。

本发明的有益效果是：

本发明与现有技术相比较，具有如下显著优点：1、本试验测试装置可以手工制作，在相关科研中广泛性良好，试验测试方案具有较强扩展性，可以进一步应用到桩基施工的变形影响研究中；2、本试验的模拟装置可以较好对比扩大头间距不同时，抗拔桩承载力的大小，并可以较为准确测出桩基上拔的观测值；3、本试验在实验前先对桩基模型桩身应变计进行校正，通过对桩身弯矩应变计和轴力应变计的校正，可以反求出模型试验时桩身各处的弯矩和轴力，使桩基模型的尺寸问题对结果的影响降低到最小；4、采用本套模拟测试装置进行抗拔桩的试验研究，可为桩基工程现场施工提供良好的咨询与建议，对于制定桩基施工提供最优承载力提供一定的理论参考。

附图说明