专利名称：一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模型试验装置，尤其是涉及一种模拟土体侧移与轴向荷载耦 合作用的模型试验装置。
背景技术：
随着城市建设的快速发展和交通、港口、码头等行业的蓬勃兴起，受土体侧移 与轴向荷载耦合作用的桩基础问题近年来在工程实践中屡见不鲜，如何对受土体侧 移与轴向荷载耦合作用的桩基础承载性状进行分析，已成为土木工程建设领域亟待 解决的难点问题。然而目前国内外还缺乏实用有效的分析方法，对此类问题的分析 通常是依靠工程经验估算，具有很大的盲目性。为弥补理论分析的局限性，对于重 要工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中的关键技术是如何模拟土体侧移与 轴向荷载的耦合作用，而目前尚未发现有关该问题的报道。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够模 拟土体侧移受被动约束情况的模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置。 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现
一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置，其特征在于，该装置 包括箱体、竖向支架、横向支架、反力梁、滚动滑板、竖向千斤顶、圆钢支架、左 侧加载板、连接板、右侧挡板和弹簧，所述的竖向支架通过连接板连接在箱体上部， 所述的横向支架通过螺栓连接在竖向支架上，所述的反力梁设置在横向支架上，所 述的滚动滑板通过滚轴与反力梁连接在一起，所述的竖向千斤顶的一端连在滚动滑 板上，箱体两侧的内壁上设置有圆钢支架，箱体左侧内壁还设置有左侧加载板，右 侧内壁还设置右侧挡板，左侧加载板和右侧挡板都搁置在圆钢支架上，右侧挡板与 箱体右壁之间设置弹簧。所述的箱体的左右两侧和后侧为钢板，前侧设置有钢化玻璃。 所述的箱体中部和底部设有加固角钢。
所述的竖直支架上设有8-10个调节横向支架高度的螺孔。 所述的螺孔竖直均布在竖直支架上。
所述的横向支架上设有8-10个调节反力梁位置的螺孔。
所述的螺孔水平均布在横向支架上。
所述的圆钢支架的端头用螺母固定在箱体内壁上。
与现有技术相比，本实用新型突破了现有试验装置对土体侧移和桩轴向荷载 耦合作用的限制，能够合理的对轴向受荷桩承受不同土体侧移模式的承载特性进行 研究，并能够得到土体作用在桩身表面的土体内部的位移模式。


图1为实施例1中该装置的正视图； 图2为实施例1中该装置的左视图3为实施例r中该装置的俯视图。
图中1为箱体、2为竖向支架、3为反力梁、4为滚动滑板、5为竖向千斤顶、 6为横向支架、7为圆钢支架、8为左侧加载板、9为连接板、IO为钢化玻璃、11 为右侧挡板、12为弹簧、13为螺母。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。 实施例1
一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置，该装置包括箱体1、 竖向支架2、反力梁3、滚动滑板4、竖向千斤顶5、横向支架6、圆钢支架7、左 侧加载板8、连接板9、钢化玻璃IO、右侧挡板ll、弹簧12和螺母13。箱体l的 左右两侧和后侧为钢板，前侧设置有钢化玻璃10，方便观察土体的内部位移，箱 体1的上部槽钢加固设有螺孔，便于和竖向支架2通过连接板9连接，箱体1的中 部和底部设有加固角钢，底端设置有两个槽钢作为底座，竖直支架2上设有10个 竖直排列的螺孔，横向支架6通过螺栓连接在竖向支架2上，通过连接不同的螺孔 来调节横向支架6的高度，横向支架6上设有10个水平排列的螺孔，反力梁3通过螺栓连接设置在横向支架6上，通过连接不同的螺孔来调节反力梁3的水平位置，
滚动滑板4通过两根滚轴与反力梁3连在一起，竖向千斤顶5的一端连在滚动滑板 4上，箱体左右两内壁上设置有圆钢支架7，左侧设置有左侧加载板8，左侧加载 板用钢板条做成，钢板条之间用一种硬性的防雨布通过铆钉连接，在箱体内壁焊接 圆钢支架7，每个钢板条在两端设有钻孔，通过钻孔串在圆钢支架上；右侧设置有 右侧挡板11，右侧挡板也是用钢板条做成，钢板条之间用防雨布通过铆钉连接， 在箱体内壁焊接圆钢支架，每个钢板条在两端设有钻孔，通过钻孔串在圆钢支架上，
并在圆钢支架端头刻丝，用螺母13固定，在钢板与箱体右壁之间设有弹簧12。
如图1-3所示，箱体1长为1200mm，高为1200mm，宽为800mm，前面为钢 化玻璃10，厚度为10mm，便于观测土体内部位移，其余三面为钢板，钢板厚度 为6mm，左右两侧面封闭半高，为600mm，箱体1的上部槽钢加固设有螺孔，便 于和竖向支架2通过连接板9上的螺栓连接，连接板9为长度和宽度均为100mm， 厚度为10mm的钢板，箱体中间部位和底部都有加固角钢，底端设有两个槽钢作 为底座，四根竖向支架2为角钢，上面设有10个竖直排列的螺孔，便于和横向支 架6上的螺栓连接，并调节横向支架6的高度，横向支架6上设有10个水平排列 的螺孔，便于和反力梁3上的螺栓连接，并调节反力梁3的水平位置，竖向支架2 和横向支架6都是角钢，宽度为75mm，厚度为5mm，反力梁3为H型钢，翼缘 宽度为100mm，厚度为10mm，腹板厚度为10mm，在上翼缘设有螺孔，与横向支 架6螺栓连接，下翼缘安装滚动滑板4，竖向千斤顶5上端顶在滚动滑板4上，下 端搁置在模型内安装的桩帽的顶端，箱体l内部左右设置圆钢支架7，左侧设置有 左侧加载板8，左侧加载板用钢板条做成，钢板条厚度4mm，宽度30mm，长度 780mm，钢板条之间用一种硬性的防雨布通过铆钉连接，每个钢板条在两端设有 钻孔，通过钻孔串在圆钢支架上；右侧设置有右侧挡板11，右侧挡板也是用钢板 条做成，钢板条厚度4mm，宽度100mm，长度780mm，钢板条之间用防雨布通过 铆钉连接，在箱体内壁焊接圆钢支架，每个钢板条在两端设有钻孔，通过钻孔串在 圆钢支架上，并在圆钢支架端头刻丝，用螺母13固定，在钢板与箱体右壁之间设 有弹簧12。左侧用不同形状的加载模块，顶在左侧加载板8上，用千斤顶水平推 动加载模块，使加载板水平方向产生位移，进行竖向荷载与土体侧移耦合作用下桩 的模型试验。
本装置的工作过程在箱体1中装填试验用土体，土体中埋置试验模型桩，可以进行单桩、群桩的半模或全模试验，调整横向支架6的竖向高度，并固定在竖向
支架2上，将反力梁3固定在横向支架6上，竖向千斤顶5上端顶在滚动滑板4 上，下端对准群桩的桩帽中心，对桩施加竖向荷载；左右两侧在装填土体时，将左 侧加载板8搁置在圆钢支架7上，限制右侧挡板11的水平滑动，但允许右侧挡板 11在土体作用下自身产生变形，可以与实际土体场中的边界条件一致，左侧加载 板8可以限制其移动和变形，然后将加载模块用水平千斤顶顶在左侧加载板8上， 再施加水平位移，使左侧加载板8根据加载模块的不同形状可以对土体左侧施加不 同形状模式的土体侧移作用，然后就可以收集数据，分析桩身的承载特性变化，以 及土体作用在桩身表面上的位移模式。 实施例2
一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置，该装置包括箱体、竖 向支架、反力梁、滚动滑板、竖向千斤顶、横向支架、圆钢支架、左侧加载板、连 接板、右侧挡板和弹簧。箱体的左右两侧和后侧为钢板，前侧设置有钢化玻璃，方 便观察土体的内部位移，箱体的上部槽钢加固设有螺？L，便于和竖向支架通过连接 板连接，箱体的中部和底部设有加固角钢，底端还设置有两个槽钢作为底座，竖直 支架上设有8个竖直排列的螺 L，横向支架通过螺栓连接在竖向支架上，通过连接 不同的螺孔来调节横向支架的高度，横向支架上设有8个水平排列的螺孔，反力梁 通过螺栓连接设置在横向支架上，通过连接不同的螺孔来调节反力梁的水平位置， 滚动滑板通过两根滚轴与反力梁连在一起，竖向千斤顶的一端连在滚动滑板上，箱 体左右两内壁上布置有圆钢支架，左侧设置有左侧加载板，搁置在圆钢支架上，右 侧设置右侧挡板，搁置在圆钢支架上，与箱体右壁之间设置弹簧。
本装置的工作过程在箱体中装填试验用土体，土体中埋置试验模型桩，可以 进行单桩、群桩的半模或全模试验，调整横向支架的竖向高度，并固定在竖向支架 上，将反力梁固定在横向支架上，竖向千斤顶上端顶在滚动滑板上，下端对准单桩 的桩顶，对桩施加竖向荷载；左右两侧在装填土体时，将左侧加载板搁置在圆钢支 架上，右侧开始限制右侧挡板的水平滑动，但允许右侧挡板在土体作用下自身产生 变形，与实际土体场中的边界条件一致，左侧加载板可以限制其移动和变形，然后 将加载模块用水平千斤顶顶在左侧加载板上，再施加水平位移，使左侧加载板根据 加载模块的不同形状对土体左侧施加不同形状模式的土体侧移作用，然后就可以收
集数据，分析桩身的承载特性变化，以及土体作用在桩身表面上的位移模式。
权利要求1.一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置，其特征在于，该装置包括箱体、竖向支架、横向支架、反力梁、滚动滑板、竖向千斤顶、圆钢支架、左侧加载板、连接板、右侧挡板和弹簧，所述的竖向支架通过连接板连接在箱体上部，所述的横向支架通过螺栓连接在竖向支架上，所述的反力梁设置在横向支架上，所述的滚动滑板通过滚轴与反力梁连接在一起，所述的竖向千斤顶的一端连在滚动滑板上，箱体两侧的内壁上设置有圆钢支架，箱体左侧内壁还设置有左侧加载板，右侧内壁还设置右侧挡板，左侧加载板和右侧挡板都搁置在圆钢支架上，右侧挡板与箱体右壁之间设置弹簧。
2. 根据权利要求1所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的箱体的左右两侧和后侧为钢板，前侧设置有钢化玻璃。
3. 根据权利要求1所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的箱体中部和底部设有加固角钢。
4. 根据权利要求1所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的竖直支架上设有8-10个调节横向支架高度的螺孔。
5. 根据权利要求4所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的螺孔竖直均布在竖直支架上。
6. 根据权利要求1所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的横向支架上设有8-10个调节反力梁位置的螺孔。
7. 根据权利要求6所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的螺孔水平均布在横向支架上。
8. 根据权利要求1所述的一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验 装置，其特征在于，所述的圆钢支架的端头用螺母固定在箱体内壁上。
专利摘要本实用新型涉及一种模拟土体侧移与轴向荷载耦合作用的模型试验装置，该装置包括箱体、竖向支架、横向支架、反力梁、滚动滑板、竖向千斤顶、圆钢支架、左侧加载板、连接板、右侧挡板和弹簧，竖向支架通过连接板连接在箱体上部，横向支架通过螺栓连接在竖向支架上，反力梁设置在横向支架上，滚动滑板通过滚轴与反力梁连接，竖向千斤顶的一端连在滚动滑板上，箱体两侧的内壁上设置有圆钢支架，箱体左侧内壁还设置有左侧加载板，右侧内壁设置右侧挡板。与现有技术相比，本实用新型突破了现有试验装置对土体侧移和桩轴向荷载耦合作用的限制，能够对轴向受荷桩承受不同土体侧移模式的承载特性进行研究，得到土体作用在桩身表面的土体内部的位移模式。
文档编号G01N3/00GK201413268SQ20092007298
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者姚国圣, 李镜培, 梁发云, 黄茂松 申请人:同济大学