[发明专利]用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及组装方法

说明书

本发明公开了一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及组装方法，包括旋进装置和测量系统；所述的测量系统包括穿芯压力传感器、数据采集系统；所述的旋进装置包括套管、堵头、连接板、螺母和底座；所述的连接板作为承台，其上开设有通孔，所述套管作为试验桩，其上部和下部分别设有螺纹，套管的上部与堵头下部配合，套管的下部与底座配合，堵头的上部穿过所述的穿芯压力传感器后插入到连接板的孔内，其顶部与所述的螺母配合实现了套管在连接板上的固定；所述的穿芯压力传感器与数据采集系统相连。本发明研究了桩基模型试验中的群桩承载特性，解决了桩和承台如何刚性连接的技术难题。

技术领域

本发明涉及一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及其组装方法。

背景技术

桩基模型试验是参照桩基实际工作状态，建立与原型具有一定相似性规律的模型，凭借精密的科学仪器和设备，人为地控制试验条件，研究桩基在某一或某些特定情况下的承载特性的试验。

模型桩材应满足以下几方面要求：能较好的反映桩体与桩周土体的刚度差异，能适当地反映桩-土接触面的粗糙程度；易于加工及布设测试元件。当模型桩较大时可使用与原型相同标高的钢筋混凝土桩或钢板桩作为模型桩；对于较小的模型桩可使用有机玻璃、PVC管、环氧树脂、钢管、套管或铜棒等材料作为模型桩。目前很多学者使用套管作为试验桩体，连接板作为承台，然而桩和承台的刚性连接方式是试验人员需要考虑的问题，如果考虑不当很容易于原型产生偏移，不易得出相似规律，为了保证试验过程的顺利进行，急需发明一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置。

发明内容

本发明的目的是为在桩基模型试验中得出相似的规律，提供一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及其组装方法，此装置结构简单，组装方便，设计合理，易于操作，既能够保证试验的顺利进行，又能反映原型的真实情况，节约成本，而且所述的构件都能回收利用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置，包括旋进装置和测量系统；所述的测量系统包括穿芯压力传感器、数据采集系统；所述的旋进装置包括套管、堵头、连接板、螺母和底座；所述的连接板作为承台，其上开设有通孔，所述套管作为试验桩，其上部和下部分别设有螺纹，套管的上部与堵头下部配合，套管的下部与底座配合，堵头的上部穿过所述的穿芯压力传感器后插入到连接板的孔内，其顶部与所述的螺母配合实现了套管在连接板上的固定；所述的穿芯压力传感器与数据采集系统相连。

待各部件组合完毕后，将整个结构埋设于相应的土体中，即可开展相应的群桩承载特性的模型试验研究。试验完成后的桩顶堵头、穿芯压力传感器和特制螺母可以方便的回收利用。

套管连接板优选的，所述的堵头包括上、下部分，两部分均为圆柱形，其下部半径大于上部半径，在上部和下部设有外螺纹。

优选的，所述堵头的下部与所述的套管之间通过螺纹连接。

优选的，所述堵头的上部与所述的螺母之间通过螺纹连接。

优选的，所述的穿芯压力传感器设置在堵头的上部，且位于连接板的底部。

优选的，所述穿芯传感器能够准确的测量连接板的压力变化，其外径与套管的外径相同，避免产生扩大头，内径与桩顶堵头中部的外径相同，从而可以套合在一起，并保证能够轻微的滑动，不至于卡死。

优选的，所述堵头的中部和连接板开孔的内侧表面光滑，保证在未固定之前能轻微的滑动。

进一步优选的，所述的通孔上、下部分的直径不同，上部形成凹槽状用于放置所述的螺母，螺母顶部低于连接板的顶部。

进一步优选的，所述的套管、连接板、螺母和桩顶堵头均采用铝制材质。

上述用于桩基模型试验的桩和承台的刚性连接装置及其组装方法，包括如下步骤：