[实用新型]一种单一变量评估锥形桩抗冻拔性能的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种冻土区单一变量评估锥形桩抗冻拔性能的试验装置，其包括试样筒、用于固定试样筒的固定支架以及底座，试样筒下方设有冷冻液循环管，试样筒内壁上一侧设有水分传感器、另一侧设有温度传感器；桩体试样的上方设有荷载传感器，固定支架上部设有横梁，该横梁包括三角支架以及设于荷载传感器和三角支架之间的梯形应力分散垫块，三角支架上方设有固定于加载装置上的用于监测横梁变形的位移传感器。采用本试验装置试验时只考虑锥角这一单一变量，改变锥角这一单一变量进行测量，避免了重量及桩体侧面积对桩体抗冻拔性能的影响，可以准确、合理地得出不同锥角对桩体抗冻拔性能的影响，对实际工程的施工具有指导意义。

技术领域

本实用新型涉及一种单一变量评估锥形桩抗冻拔性能的试验装置，更具体地说，是指一种冻土区单一变量锥角评估锥形桩抗冻拔性能的试验装置。

背景技术

我国冻土分布广泛，冻土面积约占国土面积的四分之三，随着建设的推进，我国在冻土区规划和修建的基础设施也越来越多，出现的难题也越来越多，其中桩基础的冻拔病害问题就是其中一个非常重要且很难解决的问题。锥形桩作为一种新型的桩基础，在抗冻拔的时效性方面表现出很好的效果，但是目前对于锥形桩基础的抗冻拔机理还没有得到一个统一的结论，所以从定量的理论分析的角度对锥形桩基础的抗冻拔机理进行研究，对于我国冻土工程的发展具有非常重要的价值。

目前，国内外对于锥形桩的研究比较多，针对于不同锥角的抗拔效果虽然分别从室内试验、现场试验及数值模拟进行了分析，但目前有关锥形桩的研究均未将锥角作为单一变量进行分析，分析时未考虑重力及桩体侧面积对冻拔力的影响，因此分析得出的锥角与桩体抗冻拔性能的关系的准确性很难具有说服力。因此，需要针对于已有试验装置，设计出一种新型的试验装置来测定锥角这一单一变量对锥形桩体抗冻拔性能的影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对目前冻土区锥形桩锥角对桩体抗冻拔性能的影响，提供了一种只考虑锥角作为单一变量的锥形桩抗冻拔性能评估试验装置，其可以准确、合理地得出不同锥角对桩体抗冻拔性能的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种冻土区单一变量评估锥形桩抗冻拔性能的试验装置，其关键技术在于：其包括试样筒、用于固定试样筒的固定支架以及位于试样筒内的桩体试样下部的底座，所述试样筒下方设有冷冻液循环管，所述试样筒内壁上一侧设有水分传感器、另一侧设有温度传感器；桩体试样的上方设有荷载传感器，所述固定支架上部设有横梁，该横梁包括固定于固定支架上的三角支架以及设于荷载传感器和三角支架之间的梯形应力分散垫块，所述三角支架上方设有固定于加载装置上的用于监测横梁变形的位移传感器。

优选的，所述桩体试样高度为25～35cm，其小圆直径为2～8cm，锥角为0～11°；桩体试样内设有轻质聚氨酯泡沫。

优选的，桩体试样周边土样采用冻胀敏感性土粉质黏土，压实度控制为93％～97％，刮毛并分层击实；填充土样过程中每隔10cm埋置一根水分传感器，每隔5～6cm埋置一根温度传感器。

优选的，所述桩体试样需对桩体体积在0°桩的基础上进行抠除设计；

进行桩体设计时，首先保证桩体侧表面积相等，即

d_θ＝d₀-h tanθ

其次，根据已计算的直径进行该桩体的体积计算，即

再次，由于要求不同锥角桩体的质量相等，根据已计算的桩体体积进行挖除体积的计算，即

V_θ挖＝V_θ-V₀

最后，根据计算得出的挖除体积确定挖除部分的规格，即