一种用于桩基抗拔室内试验装置的制作方法

本实用新型属于岩土工程室内测试技术领域，具体应用于桩基础性能检测技术领域，具体是一种用于桩基抗拔室内试验装置及其实验方法。

背景技术：

桩基础具有较高的承载稳定性、良好的适用性、沉降量小多种优点，在工程实践中广泛推广使用。我国现今大力发展基础设施建设，建造建筑物、构筑物所遇到工程地质问题更加多样，如高层建筑、海上采油平台、水电枢纽等这些建筑物桩基础不单单承受其自身重力作用，还受到高层建筑风荷载、海水浮托力、海浪冲击力、静水压力等，受力方式和所承担荷载趋向于复杂化，在上述建筑物中会有承受上拔荷载作用。传统室内试验对于桩基模型基础的试验研究较少，对于桩基模型在抗拔荷载下的荷载传递规律和承载特性缺少室内试验研究。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于桩基抗拔室内试验装置及其实验方法，它对基础承载性能进行研究，探究桩基在抗拔荷载下的荷载传递规律和承载特性。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于桩基抗拔室内试验装置，其特征在于：包括有实验箱体、应力加载系统和检测测量系统；所述实验箱体内填充压实有基坑土体，基坑土体中插埋有桩基模型，所述桩基模型的3/4插于基坑土体中央，桩基模型的顶部固定有相对于桩基模型左右对称的平行横杆；所述应力加载系统包括有位于实验箱体一侧的支撑钢架，支撑钢架上安装有定滑轮一，所述实验箱体的上方安装有定滑轮二；定滑轮一上绕有钢丝绳，钢丝绳一端绕过定滑轮二后固定在平行横杆中央，另一端吊装有用于放置砝码的托盘；所述检测测量系统包括有土压力盒、应变片和百分表；土压力盒包括有两列，两列土压力盒分层预埋于基坑土体内并分别位于桩基模型两侧；所述桩基模型的两侧分别挖设有一列间隔分布的微型凹槽，每个微型凹槽中均填充有与土压力盒位置一一对应的应变片，所述实验箱体外设有连接于应变片上的应变表；所述实验箱体内两侧位于基坑土体上方的部位分别固定有水平钢架，水平钢架上均安装有相对于桩基模型左右对称的百分表，百分表的探头分别搭接在平行横杆的两侧。

一种用于桩基抗拔室内试验装置的实验方法，其特征在于：依次按照以下步骤进行：

1)、将工程的基坑土体搬运到室内，通过取土工具将土体摊铺、压实到实验箱体的内部，在摊铺过程中，预埋两列间隔分布的土压力盒；取桩基模型，在桩基模型表面两侧分别挖取两列微型凹槽并在每个微型凹槽内填充应变片，通过与应变片连接的应变表读取应变片变化的数据；再将该桩基模型的3/4插于基坑土体中位于两列土压力盒之间的部位，最后再在桩基模型的上表面固定平行横杆，最后将两个百分表左右对称的固定在对应的水平钢架上。

2)、在实验箱体的一侧安装应力加载系统，将钢丝绳一端连接在桩基模型顶部的平行横杆上，另一端依次通过定滑轮二和定滑轮一后与托盘连接，待达到试验要求条件后，准备开始试验。

3)、根据桩基模型的高度、直径和插入尺寸，来确定初级荷载的重量，之后每级荷载按照25n来不断加载，所述荷载为砝码；每级荷载施加结束后，按照5min、15min、30min、45min、60min通过百分表观测记录桩顶位移变化量，往后再每隔30min记录一次，当记录桩顶位移变化量在一个小时内每次变化小于0.1mm时，且连续出现两次，可以判断上拔位移稳定，记录此时两个百分表的读数、土压力盒读数及应变表的读数，然后施加下一级荷载。

4)、当施加某级荷载时，桩基模型快速上拔，使桩基模型大部分脱离地基土体，或位移上拔量超过5mm，抗拔桩试验终止，撤掉荷载，卸下应力加载系统，清理实验箱体内部的土体。

5)、重复上述步骤1)-4)，更换不同高度、直径和插入尺寸的桩基模型，观测记录实验数据，为研究抗拔桩的抗拔机理和影响因素提供基础。

所述的一种用于桩基抗拔室内试验装置，其特征在于：实验箱体放置在水平地面，所述实验箱体为立方体钢制框架，箱底铺设木板紧贴地面，四面采用钢化玻璃粘结，内部设有桩土界面，桩土界面以下填满基坑土体。

所述的桩基抗拔室内试验装置，其特征在于：所述应力加载系统中的支撑钢架包括三根倾斜钢架、钢梁和一个水平钢板，所述三根倾斜钢架和钢梁焊接固定，所述水平钢板焊接在三根倾斜钢架顶部，所述水平钢板上面设置有定滑轮一。

所述的桩基抗拔室内试验装置，其特征在于：所述桩基模型采用尼龙材料制作。

所述实验箱体采用立方体钢制框架，四面采用钢化玻璃粘结，内部的桩土界面以下填满基坑土体，放置在水平地面，桩基模型的3/4预埋于基坑土体中央。所述应力加载系统使用定滑轮传动装置连接，通过钢丝绳与桩基模型相连，最后连接的托盘提供桩基模型的上拔力。

优选的，所述实验箱体包括钢制边框、钢化玻璃，缓冲垫片，钢制边框由方形钢管焊接而成，其底面为十字架型，周围四面为交叉型，钢制边框与钢化玻璃的接触部位设置缓冲垫片。

本实用新型中采用了两个百分表，读取百分表数据后，取其平均值，使得数据更加准确。

本实用新型所产生的有益效果在于：

本实用新型可以实现在相同砂性土体地基中首先进行等截面桩抗拔试验，再对不同直径的桩基模型依次进行试验测量，分析单桩抗拔特性；改变桩基模型的埋深，比较不同布置深度的模型桩在抗拔承载性能试验的结果，分析其桩周土体应力变化场。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为实验箱体部位的结构示意图。

图3为检测测量系统的结构示意图。

图4为桩基模型的主视图。

图5为桩基模型的俯视图。

具体实施方式

一种用于桩基抗拔室内试验装置，包括有实验箱体1、应力加载系统4和检测测量系统5；所述实验箱体1内填充压实有基坑土体2，基坑土体2中插埋有桩基模型3，所述桩基模型3的3/4插于基坑土体2中央，桩基模型3的顶部固定有相对于桩基模型3左右对称的平行横杆7；所述应力加载系统4包括有位于实验箱体1一侧的支撑钢架4-1，支撑钢架4-1上安装有定滑轮一4-2，所述实验箱体1的上方安装有定滑轮二4-5；定滑轮一4-2上绕有钢丝绳4-3，钢丝绳4-3一端绕过定滑轮二4-5后固定在平行横杆7中央，另一端吊装有用于放置砝码的托盘4-4；所述检测测量系统5包括有土压力盒5-1、应变片5-2和百分表5-3；土压力盒5-1包括有两列，两列土压力盒5-1分层预埋于基坑土体2内并分别位于桩基模型3两侧；所述桩基模型3的两侧分别挖设有一列间隔分布的微型凹槽，每个微型凹槽中均填充有与土压力盒5-1位置一一对应的应变片5-2，所述实验箱体1外设有连接于应变片5-2上的应变表；所述实验箱体1内两侧位于基坑土体2上方的部位分别固定有水平钢架8，水平钢架8上均安装有相对于桩基模型左右对称的百分表5-3，百分表5-3的探头分别搭接在平行横杆7的两侧。

一种用于桩基抗拔室内试验装置的实验方法，其特征在于：依次按照以下步骤进行：

1)、将工程的基坑土体2搬运到室内，通过取土工具将土体摊铺、压实到实验箱体1的内部，在摊铺过程中，预埋两列间隔分布的土压力盒5-1；取桩基模型3，在桩基模型3表面两侧分别挖取两列微型凹槽并在每个微型凹槽内填充应变片5-2，通过与应变片5-2连接的应变表读取应变片变化的数据；再将该桩基模型3的3/4插于基坑土体2中位于两列土压力盒之间的部位，最后再在桩基模型的上表面固定平行横杆7，最后将两个百分表5-3左右对称的固定在对应的水平钢架8上。

2)、在实验箱体1的一侧安装应力加载系统4，将钢丝绳4-3一端连接在桩基模型3顶部的平行横杆7上，另一端依次通过定滑轮二和定滑轮一后与托盘连接，待达到试验要求条件后，准备开始试验。

3)、根据桩基模型3的高度、直径和插入尺寸，来确定初级荷载的重量，之后每级荷载按照25n来不断加载，所述荷载为砝码；每级荷载施加结束后，按照5min、15min、30min、45min、60min通过百分表观测记录桩顶位移变化量，往后再每隔30min记录一次，当记录桩顶位移变化量在一个小时内每次变化小于0.1mm时，且连续出现两次，可以判断上拔位移稳定，记录此时两个百分表的读数、土压力盒读数及应变表的读数，然后施加下一级荷载。

4)、当施加某级荷载时，桩基模型3快速上拔，使桩基模型3大部分脱离地基土体，或位移上拔量超过5mm，抗拔桩试验终止，撤掉荷载，卸下应力加载系统4，清理实验箱体1内部的土体。

5)、重复上述步骤1)-4)，更换不同高度、直径和插入尺寸的桩基模型3，观测记录实验数据，为研究抗拔桩的抗拔机理和影响因素提供基础。

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