CN109537644A - 一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，属于桩基抗震测试技术领域。该抗震测试试验装置的桩基模型内嵌在预制顶板上，预制顶板设在两个支座的顶部，模拟相似材料填充在支座与可视模拟箱之间的空隙内，若干应变器均匀布设在预制顶板的上表面和下表面上；模拟相似材料内设有位移变化标记笔，可视模拟箱的前侧面板上设有用于记录位移变化轨迹的可移动的条形坐标纸，可视模拟箱的外侧设有用于带动条形坐标纸移动的收卷装置。本发明的抗震测试试验装置能实验室内真实模拟预制顶板以及岩溶桩基的承载机理以及在小震中整体结构的沉降情况，获得合理可靠的溶洞顶板厚度以及桩径，确保实际工程中岩溶桩基的稳固性。

Description

一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置

技术领域

本发明涉及桩基抗震测试技术领域，具体涉及一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置。

背景技术

由于我国路网发达，在桥梁工程中会出现桥桩出在地震活跃带并且又位于溶洞之上的情况，虽然在工程前期的勘察可以得到岩溶地区较为详细的地勘资料，但由于勘察布点的限制很难获得整个工程场地的完整地勘数据，实际工程中也常常出现与地勘报告差异较大的结构而导致补勘、详勘等不利情况，因此有学者提出从室内模型试验出发模拟岩溶桩基的承载形状以及溶洞顶板的承载机理与破坏规律，实际情况中，在小震中，岩溶桩基以及溶洞顶板的沉降位移也会发生变化，严重影响岩溶桩基的稳固性，现有的岩溶桩基抗震测试试验装置仅仅能够用于检测地震中岩溶桩基以及溶洞顶板的应力变化情况，不能同时检测地震时的沉降位移。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置。

本发明提供了一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，包括：振动台、可视模拟箱、两个支座、模拟相似材料、预制顶板、桩基模型、若干应变器和应变采集设备；

所述可视模拟箱固定在振动台的台面上，两个支座均位于可视模拟箱的内部，桩基模型内嵌在预制顶板上，预制顶板设在两个支座的顶部，预制顶板盖合在两个支座上，模拟相似材料压实填充在支座与可视模拟箱之间的空隙内，若干应变器均匀布设在预制顶板的上表面和下表面上，所述若干应变器均与应变采集设备电连接；

所述模拟相似材料内设有位移变化标记笔，所述可视模拟箱的前侧面板上设有用于记录位移变化轨迹的可移动的条形坐标纸，可视模拟箱的外侧设有用于带动条形坐标纸移动的收卷装置。

较佳地，若干应变器均匀布设在以预制顶板的中心为圆心的多个不同直径的同心圆上。

较佳地，收卷装置包括设置在可视模拟箱左右两侧的卷纸机构和放纸机构，卷纸机构和放纸机构均设在振动台的外部。

较佳地，可视模拟箱的前侧面板为双层透明板，所述双层透明板包括内板和外板，所述内板上设有与位移变化标记笔正对的开口，条形坐标纸位于内板和外板之间，可移动条形坐标纸的一端与卷纸机构连接，条形坐标纸的另一端与放纸机构连接。

较佳地，卷纸机构和放纸机构均包括卷轴和电机，所述电机的输出轴与卷轴固定连接，卷纸机构和放纸机构上的电机同步转动，所述条形坐标纸的端部分别固定在两个卷轴上。

较佳地，卷轴上设有两个挡板，条形坐标纸的端部固定在两个挡板之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的抗震测试试验装置采用小型振动台模拟各种地震波，支座与预制顶板围成的空间模拟溶洞，实现在实验室内真实模拟预制顶板以及岩溶桩基的承载机理以及在小震中整体结构的沉降情况，获得合理可靠的溶洞顶板厚度以及桩径，为工程的安全性提供可靠的分析数据，确保实际工程中岩溶装置的稳固性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明可视模拟箱的前侧面与收卷装置以及坐标纸的连接关系示意图；

图3为本发明应变器的布设图。

附图标记说明：

1.振动台，2.可视模拟箱，21.内板，22.外板，3.支座，4.模拟相似材料，5.预制顶板，6.桩基模型，7.应变器，8.位移变化标记笔，9.坐标纸，10.收卷装置，11.卷纸机构，12.放纸机构，13.卷轴，14.电机，15.挡板。

具体实施方式

下面结合附图1-3，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，包括：振动台1、可视模拟箱2、两个支座3、模拟相似材料4、预制顶板5、桩基模型6、若干应变器7和应变采集设备；

所述可视模拟箱2固定在振动台1的台面上，两个支座3均位于可视模拟箱2的内部，桩基模型6内嵌在预制顶板5上，预制顶板5设在两个支座3的顶部，预制顶板5盖合在两个支座3上，模拟相似材料4压实填充在支座3与可视模拟箱2之间的空隙内，若干应变器7均匀布设在预制顶板5的上表面和下表面上，所述若干应变器7均与应变采集设备电连接；

所述模拟相似材料4内设有位移变化标记笔8，所述可视模拟箱2的前侧面板上设有用于记录位移变化轨迹的可移动的条形坐标纸9，可视模拟箱2的外侧设有用于带动条形坐标纸9移动的收卷装置10。

采用上述技术方案，可视模拟箱2的外侧面或者前侧面为透明材质制成，可以是的透明的有机玻璃，可视模拟箱2的底面可采用钢结构，可视模拟箱2固定在振动台1的台面上，固定方式可以是通过在振动台1的台面和可视模拟箱2上设置对应的安装孔，然后将螺丝穿过安装孔使得可视模拟箱2固定在振动台1上；可视模拟箱2固定在振动台1的中部，支座3可以是预制钢筋混凝土板，预制钢筋混凝土板的底座上预留螺栓孔，将支座3与可视模拟箱2的底板通过螺栓连接，预制顶板5采用相似模拟材料4预制而成，试验时，预制顶板5可设计为多种不同厚度的顶板，预制顶板5与两个支座3均通过加强螺栓固定在支座3的底部，两个支座3与顶板5所围成的空间为模拟溶洞的空间，其大小与溶洞成比例关系，也可根据不同溶洞大小进行调节；

填充在支座3与可视模拟箱2空隙内的模拟相似材料4内选择多个观测点固定位移变化标记笔8，通过位移变化标记笔8在移动的条形坐标纸9上绘制位移轨迹曲线，以便进行进一步研究，各位移变化标记笔8通过颜色或其他方式在进行区分；

位移变化标记笔8可包括埋杆、弹性件和笔体，埋杆和笔体通过弹性件连接，弹性件包括限位套管和弹簧，限位套管的两端套设埋杆和笔体端部的外部，弹簧设在限位套管的内部，弹簧的两端分别与埋杆和笔体固定连接。

试验时，采用小型振动台模拟各种地震波，支座3与预制顶板5围成的空间模拟容洞，钢柱模拟桩基，提前预制好多组不同直径的桩基模型6和不同厚度的顶板进行试验，分析顶板厚度与桩基的承载机理以及在小震中整体结构的沉降情况。实验过程也可以通过摄像机录制以便后期再次研究。应变采集设备为DH3816N静态电阻应变采集仪。

进一步地，若干应变器7均匀布设在以预制顶板5的中心为圆心的多个不同直径的同心圆上。

进一步地，收卷装置10包括设置在可视模拟箱2左右两侧侧的卷纸机构11和放纸机构12，卷纸机构11和放纸机构12均设在振动台1的外部。

进一步地，可视模拟箱2的前侧面板为双层透明板，所述双层透明板包括内板21和外板22，所述内板21上设有与位移变化标记笔8正对的开口，条形坐标纸9位于内板21和外板22之间，可移动条形坐标纸9的一端与卷纸机构11连接，条形坐标纸9的另一端与放纸机构12连接。

进一步地，卷纸机构11和放纸机构12均包括卷轴13和电机14，所述电机14的输出轴与卷轴13固定连接，卷纸机构11和放纸机构12上的电机14同步转动，所述条形坐标纸9的端部分别固定在两个卷轴13上。

进一步地，卷轴13上设有两个挡板15，条形坐标纸9的端部固定在两个挡板15之间。

综上，本发明的抗震测试试验装置采用小型振动台模拟各种地震波，支座与预制顶板围成的空间模拟容洞，实现在实验室内真实模拟预制顶板以及岩溶桩基的承载机理以及在地震中整体结构的沉降情况，获得合理可靠的溶洞顶板厚度以及桩径，为工程的安全性提供可靠的分析数据，确保实际工程中岩溶装置的稳固性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，其特征在于，包括：振动台(1)、可视模拟箱(2)、两个支座(3)、模拟相似材料(4)、预制顶板(5)、桩基模型(6)、若干应变器(7)和应变采集设备；

所述可视模拟箱(2)固定在振动台(1)的台面上，两个支座(3)均位于可视模拟箱(2)的内部，桩基模型(6)内嵌在预制顶板(5)上，预制顶板(5)设在两个支座(3)的顶部，预制顶板(5)盖合在两个支座(3)上，模拟相似材料(4)压实填充在支座(3)与可视模拟箱(2)之间的空隙内，若干应变器(7)均匀布设在预制顶板(5)的上表面和下表面上，所述若干应变器(7)均与应变采集设备电连接；

所述模拟相似材料(4)内设有位移变化标记笔(8)，所述可视模拟箱(2)的前侧面板上设有用于记录位移变化轨迹的可移动的条形坐标纸(9)，可视模拟箱(2)的外侧设有用于带动条形坐标纸(9)移动的收卷装置(10)。

2.如权利要求1所述的基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，其特征在于，所述若干应变器(7)均匀布设在以预制顶板(5)的中心为圆心的多个不同直径的同心圆上。

3.如权利要求1所述的基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，其特征在于，所述收卷装置(10)包括设置在可视模拟箱(2)左右两侧侧的卷纸机构(11)和放纸机构(12)，卷纸机构(11)和放纸机构(12)均设在振动台(1)的外部。

4.如权利要求3所述的基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，其特征在于，所述可视模拟箱(2)的前侧面板为双层透明板，所述双层透明板包括内板(21)和外板(22)，所述内板(21)上设有与位移变化标记笔(8)正对的开口，条形坐标纸(9)位于内板(21)和外板(22)之间，可移动条形坐标纸(9)的一端与卷纸机构(11)连接，条形坐标纸(9)的另一端与放纸机构(12)连接。

5.如权利要求1所述的基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，其特征在于，所述卷纸机构(11)和放纸机构(12)均包括卷轴(13)和电机(14)，所述电机(14)的输出轴与卷轴(13)固定连接，卷纸机构(11)和放纸机构(12)上的电机(14)同步转动，所述条形坐标纸(9)的端部分别固定在两个卷轴(13)上。

6.如权利要求5所述的基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置，其特征在于，所述卷轴(13)上设有两个挡板(15)，条形坐标纸(9)的端部固定在两个挡板(15)之间。