[发明专利]模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法，属于建筑工程领域。本发明所述试验系统包括锚固及索力调整装置、拉索、作动器、紧固连接装置、竖向锚固装置、数据采集及记录装置。本发明针对桩柱一体结构通过拉索的静态对称预拉力施加结构竖向压力，再利用作动器通过拉索施加动态作用力模拟结构顶端所受水平和竖向动载，通过数据采集及记录装置测量、保存并处理分析试验数据。本发明结构合理，操作简单，可用于在原位研究顶端动态荷载对桩柱一体结构承载力及变形性能的影响规律，为在动荷载作用下桩柱一体结构承载性能原位检测及试验提供了一种有效手段。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法，可用于在原位量测在竖向或竖向及水平向动态荷载扰动下桩柱一体结构承载力及变形变化，可应用于研究水平、竖向动载作用对结构承载力、变形的影响规律。

背景技术

桩柱一体结构是由单根柱与桩基连接的常用竖向承载力构件，因其承载力高、经济性好、设计简单、施工方便而被广泛运用于大型桥梁、城市高架之上。在实际工程中，当桩柱一体结构完成灌注施工后，需要在原位进行承载能力检测，但现有的检测装置及相应检测方法，仅能进行竖向承载力静载检测，忽略了真实环境中结构顶端如车辆刹车和撞击等动载扰动作用对结构承载力和变形的影响，而缺乏真实性，易造成一定的安全隐患。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，包括有锚固及索力调整装置、拉索、作动器、紧固连接装置、竖向锚固装置和数据采集及记录装置；

所述的数据采集及记录装置包括有应变片、位移计、数据传输线和数据接收终端；

所述拉索倾斜对称布置于待测桩柱两侧，拉索上端通过紧固连接装置与待测桩柱上部连接，拉索下端分别与位于待测桩柱两侧的锚固及索力调整装置连接；在所述的拉索上设有作动器，所述作动器出力方向与待测桩柱竖向中轴平行，所述作动器通过数据传输线与数据接收终端相连，从而传输、记录和处理分析作动器加载数据，所述位移计设置于待测桩柱顶端；所述应变片附着于待测桩柱和拉索之上，用于量测附着区域应变，应变片通过数据传输线与数据接收终端相连。

所述锚固及索力调整装置和竖向锚固装置采用与地面固接的结构原有基础和临时设置的构筑物。

所述的位移计有两个，分别用于量测待测桩柱水平和竖向位移变化。

所述的应变片附着于待测桩柱位于地面以上部分中部和底部区域及拉索上、下部三分之一区域。

一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验方法，具体包括如下步骤：

S1.分别在待测桩柱顶端安装紧固连接装置、水平和竖向的位移计；在待测桩柱地面以上部分中部和底部区域，拉索上、下部三分之一区域设置若干应变片；

S2.安装拉索，所述拉索一端连接紧固连接装置，另一端连接锚固及索力调整装置，同时对称预张拉拉索，并在张拉完成后通过锚固及索力调整装置固定；

S3.将作动器两端分别与拉索和竖向锚固装置相连，所述作动器通过数据传输线与数据接收终端连接；

S4.通过作动器对待测桩柱施加动载，所述数据接收终端通过数据传输线记录作动器的加载数据，通过所述水平和竖向的位移计测量待测桩柱水平和竖向的位移变化，通过所述应变片测量其附着区域的应变，最后得到试验分析结果。

利用所述的作动器对称施加作用力分析竖向动载作用对待测桩柱承载力及变形的影响规律；利用所述的作动器对所述拉索施加不对称作用力分析竖向和水平向动载作用对待测桩柱承载力及变形的影响规律。