[实用新型]一种用于室内模型试验的桩头约束装置

说明书

本实用新型公开了一种用于室内模型试验的桩头约束装置，涉及岩土工程物理模拟技术领域，包括顶部敞口的模型箱、安装在该模型箱顶部且可沿y轴移动的桁架以及安装在该桁架上的约束总成，所述约束总成包括两个约束夹块以及两个伸缩组件，两个约束夹块对称设置，各所述伸缩组件安装在桁架上并可沿x轴移动，各所述伸缩组件与相应约束夹块对应连接并可驱动相应约束夹块沿z轴方向移动，两个所述约束夹块相对的侧面均开设有半圆孔，各所述伸缩组件包括与相应约束夹块连接的若干根伸缩杆。本实用新型能够在模型箱内的任意空间位置固定模型桩，可用于模拟桩筏约束和承台约束等桩基形式，保证试验过程中桩基的稳定性和数据采集的准确性。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程物理模拟技术领域，特别涉及一种用于室内模型试验的桩头约束装置。

背景技术

桩-土相互作用问题是岩土工程领域的重要研究方向之一，比如较为常见的基坑开挖卸荷对邻近既有桩基的影响问题。相比大型的现场足尺试验，室内模型试验可以对结构进行缩尺，可操作性强，试验周期短，成本低，便于研究桩-土相互作用问题中桩基的附加响应及其机理。然而，由于桩基型式的多样性，如何模拟具有不同桩头约束条件的既有桩基，以及在试验过程中保证桩基的稳定性，对试验结果的可靠性至关重要。

针对室内模型试验中的桩头约束装置，现有技术中存在以下几种解决方式：如中国专利CN204690808U公开了一种用于桩基模型试验的桩位约束装置，该装置能够固定模型桩的位置，但弧形约束面板内侧的橡胶垫与桩基之间的摩擦较大，不适用于模拟研究桩基的附加沉降问题；如中国专利CN103015464B公开了一种水平荷载试验桩顶约束装置及方法，但该装置只能允许水平加荷时桩顶发生水平位移，而不发生转动或其他方向的位移，无法模拟既有桩基承受桩筏约束(桩头约束与地表齐平)或承台约束(桩头约束高于地表)的工况。而且，上述现有技术均无法实现桩基在模型空间内的自由调节。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种易调节安装、稳定性好的用于室内模型试验的桩头约束装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种用于室内模型试验的桩头约束装置，包括顶部敞口的模型箱、安装在该模型箱顶部且可沿y轴移动的桁架以及安装在该桁架上的约束总成，所述约束总成包括两个约束夹块以及两个伸缩组件，两个约束夹块对称设置，各所述伸缩组件安装在桁架上并可沿x轴移动，各所述伸缩组件与相应约束夹块对应连接并可驱动相应约束夹块沿z轴方向移动，两个所述约束夹块相对的侧面均开设有半圆孔，各所述伸缩组件包括与相应约束夹块连接的若干根伸缩杆。

作为上述技术方案的进一步改进，两个所述半圆孔内均布置有至少两排滚珠，两个所述约束夹块配合后，每排所述滚珠均与桩基表面紧密接触。

作为上述技术方案的进一步改进，各伸缩组件上端与所述桁架连接，各伸缩组件下端连接有固定块，各固定块两端分别固定在两个所述约束夹块上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述模型箱箱壁顶部对称设有沿y轴方向分布的两道第一滑槽，所述桁架两端分别架设在相应的第一滑槽中并通过若干个第一螺栓予以固定。

作为上述技术方案的进一步改进，所述桁架上对称设有沿x轴方向分布的两道第二滑槽，各所述伸缩杆上端与相应第二滑槽对应后通过第二螺栓予以固定。

作为上述技术方案的进一步改进，每排所述滚珠涂抹有凡士林。