专利名称：桩土作用室内试验装置的制作方法
技术领域：
本发明开发一种适用于桩土作用测试的室内试验装置，主要应用于地基承载机理研究和各种基础承载能力测试。
背景技术：
现在室内土工试验主要针对土样进行，加力方式采用推压力方式，试样较小，只测试土的各项物理力学指标，无法全面测试桩土相互作用。现场试验有测试桩基承载力等方法，也有比较成熟的技术规程，但成本很高，通常只能结合工程进行，试验条件难以准确控制或重复。
在各种工程设计和建设中，基础承载力是工程质量和造价的关键因素，新型基础及新的地基加固技术开发对降低工程造价效果显著，需要开展详尽的系列试验研究。

发明内容
本发明开发一种适用于桩土作用测试的室内试验装置，其结构形式、操作方式都与现有室内土工试验装置不同，用几组套线平衡加力的方式在室内模拟测试不同上覆土压力作用下桩单独或同时受竖向力、横向力及弯矩时桩土相互作用，也可以测试交变载荷作用下的桩土作用。本发明的目的是开发一种桩土作用室内试验装置。
本发明的技术解决方案桩土作用室内试验需要解决桩土初始地层环境的模拟和模型桩受力模拟及测试问题，本发明解决方案如下
桩土作用室内试验装置，由上覆土压力压载装置、桶体、平衡加载系统等构成；其中上覆土压力压载装置由压载架、压载盖、压载螺杆、压载杠杆、压载砝码构成，压载架与桶体相接，压载杠杆一端通过销轴铰接于压载架上，另一端与压载砝码相连，压载螺杆下端旋入固定在压载盖上的轴套中，上端顶住压载杠杆，压载盖套在圆柱形桶体内并压在试验地基土上；平衡加载系统由传力轮轴、加力套线、加力砝码等构成，成对的加力套线与预埋在试验地基土中的模型桩相连，分别穿过桶体的侧壁、桶底及压载盖后与传力轮轴的轴相连；加力砝码与传力轮轴的轮相连；加力套线，由内线和外套构成，内线为钢丝(或钢丝绳)，外套埋在试验地基土中，一端嵌入桶体或压载盖中，另一端靠近模型桩但不相连；百分表的测杆顶在加力砝码下。
地层应力环境通过上覆土压力压载系统模拟。调节压载杠杆铰轴位置可以调节压载放大比例(约在10-30之间)，可以模拟中低压固结环境。
模型桩预埋在试验地基土中，受力主要通过几组套线成对施加，根据需要可以调整不同加力位置、方向和大小。套线的外套较短并有柔性，内线为钢丝(或钢丝绳)，两端分别与模型桩和传力轮轴相连，承受全部拉力并可在外套内自由滑动，由内线传递力和变形，外套与土体间基本无相对运动因而土体扰动很小。
桩土变形通过套线的内线传到外部，用百分表测量，其中内线本身变形量可通过预先测试在数据处理时予以扣除。平衡加力可以消除装置的初始位移系统误差，并减小套线对土的扰动。
用带弹簧的偏心动力装置代替加力砝码，可以模拟交变载荷作用下的桩土作用。
本发明具有如下优点(1)本发明是桩土作用研究的一种新思路，开发了一种室内土工试验新技术，可发挥室内试验重复性好、试验组次多、研究成本低的优势。(2)利用套线加载，可以方便地对模型桩施加各方向的力，通过控制加力位置和大小可以测试不同上覆土压力作用下桩单独或同时受竖向力、横向力及弯矩时桩土相互作用，较好解决多组加力装置之间相互干扰。压载固结完成后进行桩土作用试验时，由内线传递力和变形，外套与土体间基本无相对运动因而土体扰动很小。(3)初始采用平衡加力方式，可以在试验前(桶内无试验地基土时)测试系统位移与外加力的关系，便于试验结果修正。通过预加载可以基本消除装置的初始位移系统误差。


图1为桩土作用室内试验装置示意图1、压载架2、压载盖 3、压载螺杆 4、压载杠杆5、压载砝码 6、桶体 7、试验地基土8、模型桩9、传力轮轴 10、加力套线11、加力砝码 12、百分表
具体实施例方式现结合说明书附图，对本发明作进一步描述(1)按设计要求分别制造装置的上覆土压力压载系统、桶体、加载系统，完成装置的制作。
(2)将模型桩与套线连接好(需要穿过压载盖的先只与桩相连)，平衡施加横向力。
(3)将试验地基土放入桶体内部把模型桩预埋好(通常桩径不大于桶体内径的1/6，桩顶、桩底土厚度不低于桩径的5倍)，将上覆土压力压载系统装好，通过套线对模型桩平衡施加竖向力。
(4)参照土工固结试验程序压载固结，完成后开始桩土作用试验。
(5)根据试验目的依次加力，并测试记录力与变形。
权利要求
1.桩土作用室内试验装置，其特征是由上覆土压力压载装置、桶体、平衡加载系统等构成；其中上覆土压力压载装置由压载架(1)、压载盖(2)、压载螺杆(3)、压载杠杆(4)、压载砝码(5)构成，压载架(1)与桶体(6)相接，压载杠杆(4)一端通过销轴铰接于压载架(1)上，另一端与压载砝码(5)相连，压载螺杆(3)下端旋入固定在压载盖(2)上的轴套中，上端顶住压载杠杆(4)，压载盖(2)套在圆柱形桶体(6)内并压在试验地基土(7)上；平衡加载系统由传力轮轴(9)、加力套线(10)、加力砝码(11)等构成，成对的加力套线(10)与预埋在试验地基土(7)中的模型桩(8)相连，分别穿过桶体(6)的侧壁、桶底及压载盖(2)后与传力轮轴(9)的轴相连；加力砝码(11)与传力轮轴(9)的轮相连；百分表(12)的测杆顶在加力砝码(11)下。
2.根据权利要求书1所述的加力套线(10)，由内线和外套构成，其特征是内线为钢丝(或钢丝绳)，两端分别与模型桩(8)和传力轮轴(9)相连；外套埋在试验地基土(7)中，一端嵌入桶体(6)或压载盖(2)中，另一端靠近模型桩(8)但不相连。
全文摘要
本发明涉及一种新型桩土作用室内试验装置，用套线平衡加力的方式在室内模拟测试多种工况桩土相互作用。该试验装置，由上覆土压力压载装置、桶体、平衡加载系统等构成，几组套线穿过桶体侧壁、桶底及压载盖对预埋模型桩成对加力，可在室内测试不同上覆土压力作用下桩单独或同时受竖向力、横向力及弯矩时桩土相互作用，也可以测试交变载荷作用下的桩土作用，适用于地基承载机理研究和各种基础承载能力测试。
文档编号G01N3/08GK1566924SQ03112440
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月25日 优先权日2003年6月25日
发明者沈琛, 张士华, 徐松森, 刘孟家, 初新杰, 陈学春, 于鸿洁, 季耀华, 沈琪, 洪学福 申请人:胜利石油管理局钻井工艺研究院