[发明专利]一种刚度可调的桩基础模型试验用承台装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种桩基础模型试验用承台装置，包括套设在模型桩的外侧的承台架构，所述模型桩的上方设置有用于施加竖直压力的上部结构，所述模型桩与所述上部结构之间设置有压力感应器和垫板，所述承台架构通过连接件与所述上部结构连接；所述承台架构内侧设置有第二凹面；所述第二凹面的侧面上设置有若干用于施加水平压力的施力装置，所述施力装置包括水平设置的顶出部、竖直设置的用于促使所述顶出部顶紧所述模型桩的施力部，所述顶出部与所述第二凹面的侧面之间设置有弹性复位件。以及一种基于该承台装置的试验方法。本发明旨在克服现有技术中的桩基承台装置不可拆卸重复利用、刚接与铰接不便转换的缺点。

技术领域

本发明属于建筑施工中桩基础工程研究领域，具体涉及一种约束刚度可调的桩基础模型试验用承台装置及其试验方法。

背景技术

随着经济的飞速发展，在建或已建的建筑、桥梁、近海、海岸等工程越来越多，然而这些工程结构的桩基础往往直接或间接受到动荷载作用，例如地震波、波浪、风荷载等，都会引起支撑上部结构的桩基础与土体之间的动力相互作用。当桩基础的动力效应达到一定程度时，将会引起一系列的危害，如使土体强度降低、桩基础沉降量过大，从而导致上部结构出现变形、开裂等现象。因此，探讨动荷载作用下桩基础与土体的相互作用机理至关重要。

通过试验研究桩基础与土体的相互作用机理是较为有效可行的途径。其中，模型试验因其可操控性强、适用复杂条件好、费用低等优点而被广泛采用。因此，国内外为进行桩基础模型试验开发了各种各样的试验装置，以方便模拟桩-土相互作用机理，试验结果可为桩基础设计提供技术支持。

为更加真实反映上部结构-桩基础-土体之间的共同作用机理，模型试验时需要将上部结构与桩基础相约束，约束方式包括刚接和铰接。现有试验中，承台的设置一般只可模拟固接和铰接的其中一种。在试验过程中，若要改变承台约束方式，往往会拆除上部荷载，一方面为试验人员增加了工作量，同时反复的装拆难以避免地对模型桩头的桩-土作用产生不可恢复的影响。

因此，对于桩基础模型试验领域的技术人员来说，设计一种在不用拆卸上部结构的情况，实现刚度可调的承台装置，既能减轻过程中反复拆卸上部荷载的工作量，又能避免对模型桩头的桩-土产生不可恢复的影响、降低试验过程中的人为误差，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种约束刚度可调的桩基础模型试验用承台装置，以克服现有技术中的桩基承台装置不可拆卸重复利用、适应多向荷载作用条件差、刚接与铰接不便转换的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种约束刚度可调的桩基础模型试验的试验方法。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现：

一种桩基础模型试验用承台装置，包括套设在模型桩的外侧的承台架构，所述模型桩的上方设置有用于施加竖直压力至所述模型桩的上部结构，所述模型桩与所述上部结构之间设置有压力感应器，所述承台架构通过连接件与所述上部结构连接；

所述承台架构的内侧自上而下依次设置有面积逐渐变小的第一凹面、第二凹面及与所述模型桩间隙连接的通孔，所述压力感应器设置在所述第一凹面内；

所述第二凹面的侧面上设置有若干用于施加水平压力至所述模型桩的施力装置，所述施力装置包括水平设置的顶出部、竖直设置的用于促使所述顶出部顶紧所述模型桩的施力部，所述承台架构的上端面到所述上部结构的下端面之间的距离值大于所述施力部在竖直方向上的长度值，所述顶出部与所述第二凹面的侧面之间设置有弹性复位件。

作为优选，所述承台架构对应所述模型桩设置为圆环形，所述第一凹面、第二凹面及所述通孔均设置为圆形并同轴设置在所述承台架构上。

作为优选，所述压力感应器对应所述模型桩选择为圆柱形，所述第一凹面的直径与所述压力感应器的直径相同，所述压力感应器的下端面抵接连接所述模型桩。