一种构造板扩展基础受力破坏试验装置的制作方法

本发明属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种构造板扩展基础受力破坏试验装置。

背景技术：

近些年来，随着我国经济发展迅速，城市化进程的飞速发展，建筑的形式也趋于多样性，在整个建筑施工过程中，基础工程作为基础环节，同时也发挥着重要的作用，对于提升建筑的稳定性具有重要意义。但一些建筑企业并没有意识到地基作业的重要性，导致一些建筑项目因地基的建设质量不达标而引发了一些安全问题，不但会造成人员伤亡，而且会阻碍建筑行业的发展。基础工程不仅对高层建筑的安全及建成后的正常使用至关重要，而且所占的土建造价比重（占总造价的10%～30%）和工期比重（占总工期的20%～48%）均较大，地基基础是建筑物的根本，在大量的工程事故中，由于地基基础问题造成的经济损失和人员伤亡屡见不鲜，因此，科学合理的选择基础方案是高层建筑设计中的重要环节。

目前在基础工程施工中，存在以下问题：

（1）基础作为建筑的一部分，和地基一起构成了建筑的根基，基础的设计关系到建筑整体的安全性和经济性。而基础设计的一个关键性环节就是基础形式的选择，选择是否合理，对整体工程有较大的影响，如何选择合理的基础形式尤为重要。针对天气条件，地质灾害，建筑物上部形式的多样性，上部荷载的大小，都影响基础的受力形式及破坏状态，但是在实际工程中无法进行测算，导致因为基础的选择不当，而造成严重后果。

（2）随着城市的扩大和建筑工程技术的不断进步，多高层建筑的建造场地范围不断扩大，场地的地质环境也越来越复杂。坡地具有复杂的场地地质条件、边坡稳定要求，多高层建筑建造于坡地上时，需要坡地具有较高的地基承载力，建筑本身也将承受更大的地震作用和风荷载，并且容易出现倾覆和滑移的问题。

已建的箱形或筏形基础的工程实例均表明，高层建筑基础的承载潜能很大，若能充分挖掘出来，将带来可观的经济效益，达到节约建材，环保的效果。构造板扩展基础是一种新型的基础形式，目前应用的并不是很多，这种基础是基于筏形基础和扩展基础的基础上演变而来，由柱下独立基础与柱间构造板整体浇筑形成的，不仅节约了建筑材料，而且提高了地下空间的利用率。

构造板扩展基础与筏形基础相比，构造板扩展基础传力更明确，经济实用，与箱形基础相比，构造板扩展基础构造简单，方便施工，便于使用。由于构造板扩展基础目前应用还不是很广泛，亟需一种模拟构造板扩展基础受力破坏形式的试验装置，以此研究上覆荷载的作用下的破坏形态，从而指导构造板扩展基础的设计与施工，提高构造板扩展基础的适用范围。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出一种构造板扩展基础受力破坏试验装置，模拟构造板扩展基础在上覆荷载的作用下的破坏形态，通过对基础进行适当比例缩小，进行不同方式的加载，找出最不利破坏点，从而提高建筑的安全性和稳定性。

本发明采用如下技术方案：

一种构造板扩展基础受力破坏试验装置，包括模型箱、地基、土压力盒、构造板扩展基础、加载板、ⅰ类扩展基础、构造板、ⅱ类扩展基础、框架柱、方形扩展基础、底板、板结构、梯形截面扩展基础，所述模型箱内底部为地基，所述地基内设有土压力盒，所述地基上为构造板扩展基础，所述构造板扩展基础顶部压有加载板，所述构造板扩展基础分为ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础两种形式，所述ⅰ类扩展基础由上至下为框架柱、方形扩展基础、底板，所述ⅱ类扩展基础由上至下为框架柱、板结构、梯形截面扩展基础，所述ⅰ类扩展基础或ⅱ类扩展基础之间连接有若干构造板。

进一步地，所述ⅰ类扩展基础或ⅱ类扩展基础之间与构造板经螺栓相连。

进一步地，所述ⅰ类扩展基础由ⅰ类扩展基础钢模板内浇筑而成，所述ⅱ类扩展基础由ⅱ类扩展基础钢模板内浇筑而成，所述构造板由构造板钢模板内浇筑而成。

本发明的优点与效果为：

本发明的试验装置模拟的构造板扩展基础是由柱下扩展基础和柱间构造板整体浇筑而成的。通过设置模型箱，控制两扩展基础之间插入的构造板的个数来调整结构的柱间距参数。在加载箱底部放置土体以模拟地基，然后将连接好的整体基础放置于土体上，将整体基础调整平衡后，于基础上部放置加载板，通过在加载板的表面不同位置处放置沙袋，以模拟基础上部不同类型的荷载，加载箱整体由透明的有机玻璃制成，可以观察到在上部荷载作用下，构造板扩展基础整体的破坏过程，从而指导构造板扩展基础的设计与施工，提高构造板扩展基础的适用范围。

附图说明

图1为本发明构造板扩展基础受力破坏试验装置结构示意图；

图2为构造板与ⅰ类扩展基础连接示意图；

图3为构造板与ⅱ类扩展基础连接示意图；

图4为ⅰ类扩展基础侧视图；

图5为ⅰ类扩展基础俯视图；

图6为ⅱ类扩展基础侧视图；

图7为ⅱ类扩展基础主视图；

图8为ⅱ类扩展基础俯视结构示意图；

图9为构造板俯视图；

图10为构造板侧视图；

图11为构造板钢模板示意图；

图12为ⅰ类扩展基础钢模板示意图；

图13为ⅱ类扩展基础钢模板示意图。

图中部件：1为模型箱、2为地基、3为土压力盒、4为构造板扩展基础、5为加载板、6为ⅰ类扩展基础、7为构造板、8为螺栓、9为ⅱ类扩展基础、10为框架柱、11为方形扩展基础、12为底板、13为板结构、14为梯形截面扩展基础、15为构造板钢模板、16为ⅰ类扩展基础钢模板、17为ⅱ类扩展基础钢模板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步解释。

构造板扩展基础是一种既不同于扩展基础又不同于筏形基础的一种新的基础类型。在柱下采用钢筋混凝土扩展基础，柱间采用平板式构造底板，扩展基础与构造底板浇筑成一体，便形成了构造板扩展基础。根据扩展基础和构造板间的位置关系，构造板扩展基础可分为两类：

（1）扩展基础的底面与构造板底面在同一水平面上，扩展基础上表面凸出于构造板上表面，此类基础标记为ⅰ类扩展基础。

（2）另一类是扩展基础上表面与构造板上表面在同一水平面上，而扩展基础下表面凸出于构造板下表面，此类基础标记为ⅱ类扩展基础。

本发明的试验装置主要由钢模板、构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础、螺栓连接装置以及加载箱构成。在预制的钢模板中浇筑混凝土，混凝土凝固形成构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础，将浇筑好的扩展基础与构造板通过螺栓装置进行连接，通过控制两扩展基础之间插入的构造板的个数来调整结构的柱间距参数。在加载箱底部放置土体以模拟地基，然后将连接好的整体基础放置于土体上，将整体基础调整平衡后，于基础上部放置加载板，通过在加载板的表面不同位置处放置沙袋，以模拟基础上部不同类型的荷载，加载箱整体由透明的有机玻璃制成，可以观察到在上部荷载作用下，构造板扩展基础整体的破坏过程，从而指导构造板扩展基础的设计与施工，提高构造板扩展基础的适用范围。

一种模拟构造板扩展基础受力破坏形式的试验装置，所述的试验装置主要由钢模板、构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础、螺栓连接装置以及加载箱构成。

所述的构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础均通过在预制的钢模板中浇筑混凝土形成，构造板为100mm×100mm×20mm的板结构；ⅰ类扩展基础由上至下分别为截面尺寸10mm×10mm的框架柱，40mm×40mm×20mm的扩展基础，以及100mm×100mm×20mm的板结构；ⅱ类扩展基础由上至下分别为截面尺寸10mm×10mm的框架柱，100mm×100mm×20mm的板结构，以及上底为40mm，下底为30mm，高为20mm的梯形截面板结构。

所述的连接螺栓设置于构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础的上表面，待构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础浇筑成型之后，通过连接螺栓将构造板与扩展基础连接形成构造板扩展基础，通过调整两扩展基础之间插入构造板的个数，来调整结构的柱间距。

所述的模型箱尺寸为310mm×310mm×310mm，由透明的有机玻璃制成，可以全程观察构造板扩展基础受荷载后破坏的全过程。

实施例1

一种模拟构造板扩展基础受力破坏形式的试验装置，试验时在三种钢模板中直接浇筑混凝土试样，待钢模板混凝土达到强度后放置于水平面处。

取出浇筑成型的构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础，根据所需研究情况进行拼接，通过扩展基础间插入构造板数目的不同，控制基础上部框架柱的柱间距，从而研究不同柱间距条件下，ⅰ类构造板扩展基础、ⅱ类构造板扩展基础、ⅰ、ⅱ类混合构造板扩展基础的破坏形式。

通过设置于构造板、ⅰ类扩展基础、ⅱ类扩展基础的上表面的连接螺栓，连接各部件组成构造板扩展基础。

加载箱由透明的有机玻璃制成，将加载箱的侧壁擦拭干净后，向加载箱内部添加土体，待土体添加至预定位置后，将土体压实扫平。将拼装好的构造板扩展基础放置于土体上部，在基础上方放置加载板。

根据不同的上覆荷载形式，在加载板的不同区域放置沙袋，通过模型箱侧面观察构造板基础的整体破坏过程。

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