[发明专利]用于模型桩受荷试验中准确定位模型桩位置的装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于模型桩受荷试验中准确定位模型桩位置的装置及使用方法，所述装置包括主体框架、考虑模型桩制造误差的中心定位及固定系统、模型桩高度调节系统以及侧向固定系统；中心定位及固定系统包括中心定位夹具，中心定位夹具带有分瓣漏斗形夹头；本发明实现了对模型桩的准确定位及无损养护和拆除，有效提高了后期试验精度；所述装置通过调节高度调节螺栓可以针对不同嵌固比的情况进行试验，并适用于不同桩径的试验设计，便于制造、应用范围广。

技术领域

本发明涉及模型桩定位装置及其使用方法，尤其涉及一种用于模型桩受荷试验中准确定位模型桩位置的装置及使用方法。

背景技术

近年来，越来越多的跨海跨江大桥及超大体量的建设项目都需要大量使用嵌岩桩作为建(构)筑物的基础来承担巨大的上部荷载。研究嵌岩桩承载力的核心在于研究桩和桩周围的岩体在桩体受荷载过程中的相互作用及桩-岩界面的破坏机理；而想要全面的研究模型桩在受荷载过程中桩-岩界面相互作用过程及破裂面发展机理，就要求在试验开始之前，模型桩在未受荷时桩-岩界面处于完好无损的状态。目前，观察桩-岩界面相互作用过程及破裂面发展机理这类的试验都以人造浇筑的岩石为载体进行研究，目的就是为了实现实际工程中钻孔灌注桩桩-岩自然胶结面。因此如何实现模型桩可控高度的放置、振动以消除桩刺入时的影响、长时间的养护及无损拆除成了试验中必须面对的一个难题。

而现有的模型桩受荷试验中，对模型桩位置的定位尚不够准确，并难以实现人造岩石试样养护硬化完成后实现无损拆除，这就为后续模型桩受荷试验研究带来较大阻碍；导致关于嵌岩桩的准确、系统、完整的实测资料有限，制约了人们对嵌岩桩桩-岩界面剪切特性和微宏观破坏机理的认识，造成嵌岩桩设计不尽合理，对嵌岩桩的设计多持保守态度，造成了很多不必要的浪费，甚至造成一些失误。

综上可知，对于嵌岩桩的模型试验研究，设计一个能准确定位模型桩的位置，并且在人造岩石试样养护硬化完成后实现无损拆除的装置显得尤为关键和必要。

发明内容

发明目的：为解决嵌岩桩桩-岩界面相互作用机理模型试验中准确定位模型桩位置及在人造岩石试样养护硬化完成后实现无损拆除的问题，本发明提供了一种用于模型桩受荷试验中准确定位模型桩位置的装置及使用方法，实现了对模型桩的准确定位及无损养护和拆除，能有效提高后期试验精度，且便于制造、应用范围广。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种用于模型桩受荷试验中准确定位模型桩位置的装置，包括：主体框架、考虑模型桩制造误差的中心定位及固定系统、模型桩高度调节系统、侧向固定系统；其特征在于：主体框架包括框架主体、排气孔、中心定位孔、模型桩高度调节螺孔、模型桩高度调节刻度、侧边固定螺孔以及防堵孔斜切面；考虑模型桩制造误差的中心定位及固定系统包括：中心定位夹具及中心定位夹具固定螺栓；模型桩高度调节系统包括高度调节螺栓及高度调节垫圈；侧向固定系统包括侧向固定螺栓；所述中心定位夹具带有分瓣漏斗形夹头。

优选地，框架主体为变截面圆柱形，设有若干排气孔；框架主体下端部分的外径尺寸与用于放置模型桩和岩石/土体材料的试验盒匹配，所述下端部分插入试验盒且框架主体上部变截面处与试验盒外沿接触；框架主体下端部分的长度可使高度调节范围覆盖不同嵌固比情况下的桩头高度。

优选地，所述中心定位夹具的主体为金属圆管，主体一端具有分瓣漏斗形夹头，分瓣漏斗形夹头上方的金属圆管中设有内置螺纹；中心定位夹具与漏斗形的中心定位孔的孔壁相匹配；分瓣漏斗形夹头的瓣数为6-8瓣。

优选地，中心定位孔的下端为漏斗形，中心定位孔的尺寸与中心定位夹具的漏斗形端部匹配，当旋紧中心定位夹具固定螺栓时，该中心定位孔的漏斗顶部位置能可靠约束并收紧中心定位夹具的分瓣漏斗形夹头。

优选地，中心定位夹具固定螺栓在旋紧过程中提升中心定位夹具，使中心定位夹具的底端面与漏斗形的中心定位孔底端面平齐。