[发明专利]一种逆作法施工环境下竖向支撑柱承载能力试验模拟装置

说明书

一种逆作法施工环境下竖向支撑柱承载能力试验模拟装置，包括箱体、钢管试件、基岩、实际桩、土层、施压组件、控制单元、测试单元，中部开设有桩孔的基岩放置到箱体内，内部填充有混凝土的钢管试件同轴插在桩孔内设置的实际桩中，在基岩的上方，多层土层沿箱体的高度方向上依次夯实设置，所述土层内侧壁和钢管试件表面之间可填充介质材料，所述施压组件用于给钢管试件上端部施压，所述控制单元与设置在钢管试件上的多个应变片和位移计D信号连接，并与施压组件的受控端连接。该发明桩为实际桩，填充有混凝土的钢管作为柱，本申请通过试验研究桩柱之间采用不同空隙回填材料对支承柱的约束作用影响，作为验证竖向支承柱长细比计算公式的合理性。

技术领域

本发明涉及建筑施工试验的技术领域，尤其涉及一种逆作法施工环境下竖向支撑柱承载能力试验模拟装置。

背景技术

随着中国城市建设的跨越式发展，大规模的高层建筑地基基础与地下室、大型地下商场、地下停车场、地下车站、地下交通枢纽和地下变电站等地下结构的建设都面临着深基坑施工处理的难题。由于施工场地的工程地质和水文地质条件往往复杂多变、而基坑施工又常处于超大面积和大深度施工情况，在保证工期进度、资源节约和环境保护等一系列要求的情况下，传统的深基坑施工方法很难适应日益复杂的开发条件。而逆作法与传统的深基坑施工方法相比，克服了常规临时支护存在的诸多不足之处，具有保护环境、节约社会资源、缩短建设周期等诸多优点，是进行可持续发展的城市地下空间开发和建设节约型社会的有效手段。

逆作法施工技术的原理是将高层建筑地下结构自上往下逐层施工，即沿建筑物地下室四周施工连续墙或密排桩，作为地下室外墙或基坑的围护结构，同时在建筑物内部有关位置施工楼层中间支承柱，从而组成逆作的竖向承重体系；随后从上向下挖一层土方，同土模浇筑一层地下室梁板结构，当达到一定强度后，即可作为围护结构的内水平支撑，以满足继续往下施工的安全要求。与此同时，由于地下室顶面结构的完成，也为上部结构施工创造了条件，所以也可以同时逐层向上进行地上结构的施工。

支承柱作为逆作法施工的重要部分，在进行逆作法施工期间，地下室基础底板未封底之前，它将承受地下各层和地上预加载控制最多层数的楼层结构自重和施工荷载。基础底板封底后，它又作为地下室竖向承重结构的一部分，将上部结构的荷载传递给地下室基础底板。支承柱布置的位置和数量，要结合施工方案等诸多因素考虑计算后确定。

逆作法施工过程中，各层楼板的施工和各层土方的开挖会形成不同的荷载工况。在不同工况条件下，竖向支承柱承受的竖向荷载和计算长度各不相同，因此竖向支承柱需进行不同工况下的承载力计算和稳定性验算。实际逆作法工程中，绝大多数竖向支承柱的截面受长细比构造要求的控制，为研究桩柱之间采用不同空隙回填材料对支承柱的约束作用影响，需要进行逆作法施工环境下竖向支承柱承载性能试验研究。

发明内容

为了模拟逆作法施工环境下竖向支撑柱的承载能力，为此，本发明提供一种逆作法施工环境下竖向支撑柱承载能力试验模拟装置。本发明采用以下技术方案：

一种逆作法施工环境下竖向支撑柱承载能力试验模拟装置，包括箱体、钢管试件、基岩、实际桩、土层、施压组件、控制单元、测试单元，中部开设有桩孔的基岩放置到箱体内，内部填充有混凝土的钢管试件同轴插在桩孔内设置的实际桩中，在基岩的上方，多层土层沿箱体的高度方向上依次夯实设置，所述土层内侧壁和钢管试件表面之间可填充介质材料，所述施压组件用于给钢管试件上端部施压，所述控制单元与设置在钢管试件上的多个应变片和位移计D信号连接，并与施压组件的受控端连接。

优化的，还包括定型管，所述定型管用于在土层与钢管试件之间填充介质材料之前给土层定型。

优化的，所述定型管为PVC管。

优化的，当填充介质材料时，所述介质材料为粗砂、预拌水泥灌浆料任意一种。

优化的，所述土层从下到上依次设置二层，下层为模拟风化岩的级配砂石，上层为模拟地表土层的素土。