CN110629813B - 一种杠杆式模型桩试验加载系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种杠杆式模型桩试验加载系统，该加载系统主要包括加载装置、平衡装置、桩身定位装置三部分。桩身定位装置的固定夹具由两侧螺栓紧固于模型箱上，定位滑轨焊接于固定夹具上。平衡装置包括平衡杠杆以及平衡砝码，通过调节平衡砝码的重量消除加载钢梁自重。加载装置包括加载钢梁、反力架、配重块、传力柱、加载砝码，传立柱与模型桩间放置一合金钢球，通过增加加载钢梁端头的加载砝码重量实现对模型桩的加载。三部分装置构成本发明的整体，并按先后步骤发挥作用，可实现桩身定位—平衡—加载的目的。本发明可有效提高模型桩加载试验的效率及精确性，从而解决一系列由于试验精确度过低产生的问题。

Description

一种杠杆式模型桩试验加载系统
技术领域
本发明涉及模型试验技术领域，具体是一种杠杆式模型桩试验加载系统。
背景技术
在岩土工程领域中，桩基础的发展对其建设提供了重大作用。随着现代化社会的飞速发展，桩基技术因此有着越来越广泛的应用。现场原位试验虽能准确的揭示不同桩基在不同地层中的工作原理与工作特性，但由于原位试验耗时长，耗费资金高等缺点，并非所有工程项目都得以实现。因此室内小比例尺模型试验作为现场试验的缩影，在揭示不同桩基的工作原理与工作现象方面有着极佳的替代作用，并且室内模型试验能快速高效地对研究对象的本质及其规律作出归纳和总结。室内模型桩试验中，对于模型桩承载力的研究时必不可少的环节，因此针对室内试验中模型桩的加载装置研发有着重要的作用。
现有技术中，如公开号为CN201610431799.9的专利中公开了一种模型桩组合式荷载的室内试验装置，该装置虽可控制模型桩的侧向位移并实现模型桩的加载，但整个装置制备较繁琐存在的影响因素较多，主梁与垫板直接放置于桩端，无法实现从零荷载开始加载的目的，因此对试验结果的准确性存在一定程度的影响。
发明内容
本发明的目的在于解决现有模型桩试验加载装置设计不足的问题，提供一种新型室内模型桩的加载系统。通过加载装置、平衡装置、桩身定位装置三者之间的共同协作，提高模型桩加载试验的精确性。
本发明所采用的技术方案为：
本发明提供一种新型模型桩室内试验加载系统，该系统具体由加载装置、平衡装置、桩身定位装置三部分组成。加载装置包括加载钢梁、反力架、配重块、传力柱、合金钢球、加载砝码，加载钢梁与反力架于一端头采用铰接，另一端头悬挂砝码进行逐级加载，传力柱采用螺栓固定在加载梁上，传立柱与模型桩间放置一合金钢球，保证力垂直施加至桩端，配重块堆载于反力架底部平台位置。平衡装置包括平衡杠杆、平衡砝码，平衡杠杆一端头处利用钢索连接加载钢梁，另一端头悬挂平衡砝码用以消除加载梁及传力柱的自重。桩身定位系统包括固定夹具、定位滑轨，桩身定位装置由螺栓固定于模型箱两端，定位滑轨焊接于固定夹具上。
优选的，所述的一种新型杠杆式模型桩试验加载系统是由三种构造简单、易自制的装置组成的系统。
优选的，所述的一种新型杠杆式模型桩试验加载系统是结合加载装置、平衡装置、桩身定位装置三者的共同作用的系统。
优选的，所述的桩身定位装置可限制模型土填埋过程中桩体侧移，使其保持垂直稳定。
优选的，所述的桩身定位装置中两相互垂直且带有尺寸线的固定夹具可实现对模型桩填埋位置的精确定位。
优选的，所述的桩身定位装置中定位滑轨与模型桩之间的可实现滑动摩擦，在填土至试验要求后，方便模型桩与该装置分离，且对桩体垂直度的影响很小。
优选的，所述的平衡装置可在加载前平衡加载钢梁及传力柱的自重，对模型桩的加载亦可实现从零荷载开始加载的目的。
优选的，所述的加载装置的加载方式为杠杆加载，加载传力柱采用螺栓固定，因此可通过调节加载钢梁上传力柱的位置，从而改变杠杆力臂的长度，实现总加载量的调节。
本发明的设计工作原理：
进行室内模型桩加载试验，开始填埋工作时，可通过桩身定位装置确定模型桩填埋的精确位置，并同时保证模型桩在填埋过程中的垂直度。进行加载试验前，先通过平衡装置平衡加载钢梁及传力柱的自重，调节平衡砝码的大小以及平衡杠杆力臂的长度，使传立柱、合金钢球、桩端三者轻轻接触且保持在同一垂线上。结合杠杆原理，以合金钢球与桩端作为支点，通过增加加载钢梁端头砝码的重量，实现对模型桩的加载。
本发明具有的有益效果为：
本发明提供了一种模型桩室内试验的加载系统，其中桩身定位装置能精确定位模型桩埋设的位置且保持填埋过程中模型桩的垂直度；利用平衡装置平衡加载梁自重，可实现对模型桩从零荷载开始加载的目的；通过改变加载梁上传力柱与加载砝码的距离，实现力臂长短的改变，从而调节总加载量的大小。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明一种杠杆式模型桩加载试验装置的基本结构示意图。
图2为本发明的加载装置、平衡装置工作状态示意图。
图3为本发明的桩身定位装置工作状态示意图。
图4为本发明的桩身定位装置正立面图。
图5为本发明的桩身定位装置俯视图。
图6为本发明的桩身定位装置构件截面图。
图中，1-加载砝码，2-加载钢梁，3传力柱，4-配重块，5-反力架，6-平衡杠杆，7-平衡砝码，8-固定夹具，9-定位滑轨，10-螺栓，11-模型箱，12-模型土，13-模型桩，14-滑轨钢珠，15-合金钢球，16-钢索，17-砝码托盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
参考图1所示，本发明为一种杠杆式模型桩试验加载系统，该系统主要由加载装置、平衡装置、桩身定位装置三者共同组成，进行模型桩加载试验时可按照如下步骤依次进行。
(1)在模型桩埋设之前，首先结合模型桩13填埋位置以及模型箱11大小对桩身定位装置(图3)进行加工，根据模型桩13直径大小选择不同尺寸的定位滑轨9，确定模型桩13埋设精确位置后，将定位滑轨9采用螺栓连接在固定夹具8上，先于模型箱11一侧固定好固定夹具8的螺栓10，使螺栓10方形螺母的任一平面与模型箱11外壁贴合，再将固定夹具8另一侧螺栓螺母平面贴紧模型箱对应外壁，拧紧螺栓，使得整个桩身定位装置紧固于模型箱11上。
(2)将模型桩13穿过定位滑轨9，使得模型桩13外侧与滑轨内的钢珠14形成滚动接触，固定的桩身定位装置通过定位滑轨9可保持模型桩13填埋过程中的垂直度。当达到一定填土标高时，松开桩身定位装置两侧螺栓10，向上缓慢移动桩身定位装置，定位滑轨9内的钢珠14与模型桩13外表面产生滚动摩擦，该装置与模型桩13实现分离。
(3)利用平衡装置平衡加载钢梁2及传力柱3的自重，具体通过平衡杠杆6一端采用钢索16连接加载钢梁2，另一端通过砝码托盘17悬挂平衡砝码7，最终通过调节平衡砝码7的重量以及平衡杠杆6的长度使得加载装置达到平衡状态。
(4)根据加载总量的大小确定配重块4的重量，同时确定传力柱3与加载砝码1之间的距离。传力柱3与加载钢梁2采用螺栓连接，加载钢梁2与反力架5采用铰接。传力柱3与模型桩13间放置一合金钢球15，当传立柱、合金钢球、桩端三者轻轻接触且保持在同一垂线上时，即可开始加载。
以上实施例为一次模型桩加载试验详细的准备工作及步骤，并结合本发明的优点作出了介绍。该试验装置的力学原理不受专业限制，通俗易懂，且本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明的创造精神与范围的前提下，本发明可以进行其他改进与变化，因此落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化均囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种杠杆式模型桩试验加载系统，其特征在于：提供一种由加载、平衡、桩身定位三装置组成的模型桩室内试验加载系统；加载装置包括加载钢梁、反力架、配重块、传力柱、加载砝码，加载钢梁一端铰接于反力架上，另一端悬挂砝码进行逐级加载，传力柱采用螺栓固定在加载钢梁上，配重块堆载于反力架底部平台位置；平衡装置包括平衡杠杆、平衡砝码，平衡杠杆的一端连接加载钢梁，另一端通过悬挂平衡砝码用以消除加载钢梁及传力柱的自重；桩身定位装置包括固定夹具、定位滑轨，定位滑轨采用螺栓紧固于固定夹具上，固定夹具两侧采用螺栓紧固于模型箱上；
定位滑轨内的钢珠方便与桩体形成滑动摩擦，该摩擦效果有益于桩体与桩身定位装置在达到一定填土要求后进行分离；由固定夹具上的尺寸线对模型桩埋设位置进行精确定位。
2.根据权利要求1所述的一种杠杆式模型桩试验加载系统，其特征在于：桩身定位装置通过定位滑轨与固定夹具的共同作用保证模型桩填埋时的垂直度。
3.根据权利要求1所述的一种杠杆式模型桩试验加载系统，其特征在于：结合杠杆原理设计的平衡装置在加载前平衡加载钢梁及传力柱的自重，模型桩实现从零荷载开始加载的目的。
4.根据权利要求1所述的一种杠杆式模型桩试验加载系统，其特征在于：以加载砝码作为施力点，加载钢梁作为力臂，传力柱与模型桩之间的接触点作为支点，根据杠杆原理实现对模型桩的加载。
5.根据权利要求4所述的一种杠杆式模型桩试验加载系统，其特征在于：通过调节加载钢梁上传力柱固定点的位置，从而改变杠杆力臂的长度，实现最大加载量的调节。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113218771A (zh) * 2021-03-16 2021-08-06 安徽理工大学 用于岩土工程的室内模型试验加载及数据采集系统
CN116138035A (zh) * 2023-03-28 2023-05-23 浙江理工大学 一种水生果实的采摘末端执行机构及其采摘装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057380A (ja) * 2004-08-23 2006-03-02 Takenaka Komuten Co Ltd パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法
JP2006078384A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Momose Kikai Sekkei Kk 荷重可変型強度試験機
CN101532931A (zh) * 2009-04-17 2009-09-16 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种模拟动静荷的试验方法及其装置
KR101383234B1 (ko) * 2012-11-19 2014-04-10 한국건설기술연구원 파일의 수평 하중 반복재하 장치 및 이를 이용한 파일의 수평 하중 지지력 시험방법
JP2016057097A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 株式会社クボタ 荷重増幅負荷装置および荷重増幅負荷方法
CN207379816U (zh) * 2017-11-15 2018-05-18 石家庄铁道大学 一种用于土样加载的杠杆加载装置
CN211200496U (zh) * 2019-10-30 2020-08-07 安徽理工大学 一种杠杆式模型桩试验加载系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7353715B2 (en) * 2004-12-03 2008-04-08 General Electric Company System, apparatus and method for testing under applied and reduced loads

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057380A (ja) * 2004-08-23 2006-03-02 Takenaka Komuten Co Ltd パイルド・ラフト基礎の載荷試験方法
JP2006078384A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Momose Kikai Sekkei Kk 荷重可変型強度試験機
CN101532931A (zh) * 2009-04-17 2009-09-16 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种模拟动静荷的试验方法及其装置
KR101383234B1 (ko) * 2012-11-19 2014-04-10 한국건설기술연구원 파일의 수평 하중 반복재하 장치 및 이를 이용한 파일의 수평 하중 지지력 시험방법
JP2016057097A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 株式会社クボタ 荷重増幅負荷装置および荷重増幅負荷方法
CN207379816U (zh) * 2017-11-15 2018-05-18 石家庄铁道大学 一种用于土样加载的杠杆加载装置
CN211200496U (zh) * 2019-10-30 2020-08-07 安徽理工大学 一种杠杆式模型桩试验加载系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于二次杠杆作用的受弯构件持续加载装置;张伟平;刘伟;顾祥林;黄庆华;;实验室研究与探索;20111015(10);4-7+119 *
水泥混凝土路面荷载受力的试验研究;韦璐;张雪冰;;工程建设与设计;20051228(12);65-67 *

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