CN103603380B - 测定碎石桩刚度的辅助试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置，包括用于与混凝土块体连接的圆板、和用于嵌套在碎石桩的上端部的圆筒罩；所述圆筒罩垂直设置在圆板的下表面，圆筒罩的上沿与圆板的下表面相平贴连接，且圆筒罩与圆板为同圆心轴设置。圆板上第一圆圈上均匀设置有三对用于与混凝土块体连接螺杆穿过的第一圆形通孔；圆板第二圆圈向内均匀环设有多圈用于与圆筒罩连接的螺栓穿过的第二通孔，每圈第二通孔有三对均匀设置的第二通孔。本发明提供的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，该装置将原有试验中的激振质量全部放置在碎石桩的桩体上，只针对碎石桩的桩体进行试验，大大减少了土体对试验结果的影响，提高了碎石桩刚度测试的精确程度。

Description

测定碎石桩刚度的辅助试验装置

技术领域

本发明涉及一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置。

背景技术

随着我国基础建设事业的发展，许多工程必须建在高烈度严重液化的不良地基上，为了对不良地基进行改造，必须开展相关的科研工作。在开展碎石桩复合地基抗液化方面的研究工作时，需对碎石桩复合地基中的土体和桩体分别测定其刚度系数。目前，主要采用激振法（我国规范法）测定地基土的刚度；混凝土桩基的刚度，也可通过进一步换算激振法获取的数据，粗略得出。由于碎石桩的特点和混凝土桩基有所不同，所以不能直接采用现有测定方法，通过进一步换算得出碎石桩的刚度。并且，目前尚缺少测定碎石桩刚度的试验装置，我国规范法中的试验装置也不可以直接使用在碎石桩刚度的测定中。

我国规范中，采用激振法测定地基的刚度，这也是目前主要使用的方法，测定装置如图1所示。图1中，在混凝土块体4上安置激振器1、拾振器2、电动机3等装置，然后将混凝土块体4放置在地基上，通过拾振器来采集数据，然后计算刚度。假如使用我国规范中的方法测定碎石桩的刚度，就需要把图1中的装置放置在碎石桩5上，多数情况下碎石桩5的桩径都小于1m，如果块体体积太小，则不够容纳块体上部的试验装置（激振器等）并且激振质量也不满足激振法要求；如果块体体积太大，块体不能够完全放置在土体上，测试结果受土体影响较大；即使二者体积相当，方型块体和圆形桩体也不能够很好吻合。所以，图1中的试验装置，虽可以测定碎石桩复合地基中土体的刚度，但是不能够测定碎石桩复合地基中桩体的刚度。

我国规范测定地基土刚度系数的试验装置如图1所示。首先需在拟建场地附近制作一块标号为C30的混凝土块体4基础（简称块体），其参考尺寸为2.0m×1.5m×1.0m。在其四角要预设吊环，在块体中心位置预埋四根螺栓来固定激振器，以保证工作时激振器扰力作用线通过块体重心和地面形心。测试的仪器由激振系统、测振系统和分析系统三部分组成：

a. 激振系统

激振系统由偏心式机械激振器、可控硅调速器和直流马达等组成。激振器采用双轴对转式，通过改变两块儿可调角度的偏心块的质量来改变激振力的大小；可控硅调速器通过调节输出电流的大小来控制马达的转速，从而达到控制激振器扰力频率的目的。通过电动机转动和皮带传动来带动机械式激振器，对测试基础施加激振力。

b. 测振系统

测振系统由拾振器、放大器和记录仪器组成。拾振器用于接收振动信号，分位移型、速度型和加速度型三种。放大器是将拾振器接收到的信号进行放大，并将输出的电压或电流送到记录仪中记录；记录仪器将放大的振动信号记录在专用的记录纸上。常用的由光线示波器、XY记录仪和磁带记录仪。

c. 分析系统

分析系统由数据采集仪、计算机和实时信号分析仪。数据采集仪将振动的模拟信号变成数字信号，送入主机处理。要求最高采样频率40kHz，采样点数16～1024，噪声<80dB。实时信号分析仪通过实时处理来分析模拟输入信号的波形，并同时显示和输出这些处理的结果。

上述所有试验设备准备好后，开始试验。将块体平稳地放入试坑中，预压24h，将固定电动机和激振器的钢板与块体上的螺栓紧密相连，然后分别将激振器和电动机固定在块体和钢板上，用传动带将激振器与电动机连接起来，并调整好带的松紧，将激振器偏心块调到所需档上，一般应控制使基础产生的最大加速度在0.1g～0.5g范围内，连接好激振器的联线，等待试验开始。

目前，尚缺乏专门测定碎石桩刚度的方法，常用的测定刚度的方法（我国规范法），比较适用于地基土刚度的测定，也可以粗略估计桩基的刚度。就我国规范法而言，第一、在测定桩基的刚度时，直接用地基的刚度除以单位面积中的桩数求得单桩的刚度，完全忽略了地基土的刚度对整个地基刚度的贡献；第二、碎石桩的结构和混凝土桩的差距较大，显然碎石桩的刚度要小于混凝土桩，所以不可以直接将规范法应用于碎石桩刚度的测定；碎石桩复合地基中，土体被桩体挤密，土体对整个地基刚度的贡献不可忽略。基于以上三点，采用目前常用方法（我国规范法）测定碎石桩的刚度，将造成较大的误差，必须提出专门针对碎石桩复合地基的测定刚度方法。

本发明，在现有试验装置的基础上，通过设计一套新的辅助试验装置，将块体质量完全放置在碎石桩的桩体上，然后通过激振法来测定碎石桩的刚度。这样处理，便可只针对复合地基中的碎石桩，开展实验，大大减少了土体对碎石桩刚度测试的影响，同时也提高了碎石桩刚度测定的精确程度。其次，在原有试验方案的基础上，提出了适用于碎石桩刚度测定方法的改进方案，节约了科研成本的投入。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：包括用于与混凝土块体连接的圆板、和用于嵌套在碎石桩的上端部的圆筒罩；所述圆筒罩垂直设置在圆板的下表面，圆筒罩的上沿与圆板的下表面相平贴连接，且圆筒罩与圆板为同圆心轴设置。

作为优选方案，所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆板上第一圆圈上均匀设置有三对用于与混凝土块体连接螺杆穿过的第一圆形通孔；每对圆形通孔与圆心的连线成40度夹角。

作为优选方案，所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆板第二圆圈向内均匀环设有多圈用于与圆筒罩连接的螺栓穿过的第二通孔，每圈第二通孔有三对均匀设置的第二通孔；每对第二通孔与圆心的连线成40度夹角。

作为优选方案，所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆筒罩由三块尺寸相同的弧形圆筒壁拼接而成；所述三块弧形圆筒壁分别固定在圆板上共同构成圆筒罩。

所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆筒罩的上沿设置有与第一圆形通孔相配合的通孔。

作为优选方案，所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆板和圆筒罩的厚度为15mm，材质为钢板。

有益效果：本发明提供的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，在原有试验装置的基础上研发了一套可以专门测定碎石桩刚度的辅助试验装置，使用该装置测定碎石桩刚度,该装置将原有试验中的激振质量全部放置在碎石桩的桩体上，只针对碎石桩的桩体进行试验，大大减少了土体对试验结果的影响，提高了碎石桩刚度测试的精确程度。

附图说明

图1为现有测定装置的结构示意图；

图2为使用本发明辅助试验装置后的测定装置的结构示意图；

图3至图5为本发明测定碎石桩刚度的辅助试验装置的结构示意图；

图6为本发明测定碎石桩刚度的辅助试验装置的装配图。

图中：激振器1、拾振器2、电动机3、混凝土块体4、碎石桩5、辅助试验装置6、圆板61、圆筒罩62、上沿63、第一圆形通孔64、第二通孔65、通孔66。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图3至图5所示，一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置6，包括用于与混凝土块体4连接的圆板61、和用于嵌套在碎石桩的上端部的圆筒罩62；所述圆筒罩62垂直设置在圆板61的下表面，圆筒罩的上沿63与圆板61的下表面相平贴连接，且圆筒罩62与圆板61为同圆心轴设置。

如图4所示，作为优选方案，所述圆板上第一圆圈上均匀设置有三对用于与混凝土块体连接螺杆穿过的第一圆形通孔64；每对圆形通孔与圆心的连线成40度夹角。所述圆板第二圆圈向内均匀环设有多圈用于与圆筒罩连接的螺栓穿过的第二通孔65，每圈第二通孔有三对均匀设置的第二通孔；每对第二通孔与圆心的连线成40度夹角。

如图5所示，作为优选方案，所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆筒罩62由三块尺寸相同的弧形圆筒壁拼接而成；所述三块弧形圆筒壁分别固定在圆板上共同构成圆筒罩。所述圆筒罩的上沿设置有与第一圆形通孔相配合的通孔66。

作为优选方案，所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆板61和圆筒罩61的厚度为15mm，材质为钢板。

作为具体实施例，圆板中最外侧的6个圆孔用螺杆与上部的混混凝土块体4固定；内部的36个圆孔按照圆周分布，分为6圈（每圈6个孔），每个圆周上的6个圆孔可安装一种桩径的圆筒罩（可以测定不同桩径的碎石桩，图中设计尺寸为400-900mm的桩径），圆筒罩通过螺栓安装在圆板上。圆筒罩的结构示意图和尺寸图，圆筒罩分别由三块尺寸相同的弧形圆筒壁拼接而成，三块弧形圆筒壁分别固定在圆板上共同构成圆筒罩。

如图6所示，为本发明测定碎石桩刚度的辅助试验装置的装配分解图；在使用该辅助装置测定碎石桩刚度时，需按照上圆盘的尺寸在混凝土试块底部预设6个螺杆，用来固定辅助装置。如图2所示，为辅助装置在整个试验装置中的安装图。通过采用该辅助装置，在原有激振法的基础上，实现了对碎石桩刚度的测定，为科研工作的开展，提供一种有效手段。可以较好的把我国规范中测定地基刚度的方法应用到碎石桩刚度的测定中。基于该辅助试验装置提出的碎石桩刚度系数的测定方案，也可以作为我国规范法的重要补充。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：包括用于与混凝土块体连接的圆板、和用于嵌套在碎石桩的上端部的圆筒罩；所述圆筒罩垂直设置在圆板的下表面，圆筒罩的上沿与圆板的下表面相平贴连接，且圆筒罩与圆板为同圆心轴设置；所述圆板上第一圆圈上均匀设置有三对用于与混凝土块体连接螺杆穿过的第一圆形通孔；每对圆形通孔与圆心的连线成40度夹角；所述圆板第二圆圈向内均匀环设有多圈用于与圆筒罩连接的螺栓穿过的第二通孔，每圈第二通孔有三对均匀设置的第二通孔；每对第二通孔与圆心的连线成40度夹角；所述圆筒罩由三块尺寸相同的弧形圆筒壁拼接而成；所述三块弧形圆筒壁分别固定在圆板上共同构成圆筒罩。

2.根据权利要求1所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆筒罩的上沿设置有与第一圆形通孔相配合的通孔。

3.根据权利要求1或2所述的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，其特征在于：所述圆板和圆筒罩的厚度为15mm，材质为钢板。