CN111042220B - 一种用于桩基模型试验的桩体固定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于桩基模型试验的桩体固定装置及方法，它解决了现有技术中桩基模型试验不能实现桩基的差异沉降的问题，具有结构简单、操作便捷、能够满足模型试验的多组多样化要求的效果。其技术方案为：包括模型箱、桩体固定装置和移动夹持装置，模型箱用于填充土样；桩体固定装置包括上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板通过多个螺杆相连；且上支撑板和下支撑板对应位置均匀开设若干通孔；移动夹持装置设置于模型箱上方，在桩体固定装置放入模型箱后能够将桩体固定装置夹紧。

Description

一种用于桩基模型试验的桩体固定装置及方法

技术领域

本发明涉及桩基模型试验领域，尤其涉及一种用于桩基模型试验的桩体固定装置及方法。

背景技术

模型试验是指在实验室环境中，根据一定的相似原理对某一特定的工程地质问题，用缩小或等比的模型进行相应的试验，以获取相关数据及检查设计缺陷的方法，目前已成为工程领域主要的研究手段。桩基础作为当前我国广泛使用的基础形式，大量应用于高层建筑、桥梁、高铁等工程，因此确定桩承载类型、准确计算桩体极限承载力，保证桩基础能够满足工程需要，上部建（构）筑物能够安全运行，需在工程开始前进行试验验证。

为了确保模型试验过程中桩土界面的稳定接触和试验数据的精确测量，当前桩基模型试验多采用预埋法成桩，即先固定桩体位置，然后填埋试验土样进行试验。发明人发现，预埋法中对桩的固定多采用桩顶固定连接的方法，桩间无差异沉降的产生，与工程实际相差较大，同时对群桩中单桩的沉降和土压力也不能进行有效的测量，给模型试验带来较大的误差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于桩基模型试验的桩体固定装置及方法，其具有结构简单、操作便捷、能够满足模型试验的多组多样化要求的效果。

本发明采用下述技术方案：

一种用于桩基模型试验的桩体固定装置，包括：

模型箱，用于填充土样；

桩体固定装置，包括上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板通过多个螺杆相连；且上支撑板和下支撑板对应位置均匀开设若干通孔；

移动夹持装置，设置于模型箱上方，在桩体固定装置放入模型箱后能够将桩体固定装置夹紧。

进一步的，所述移动夹持装置包括两个相互平行的横梁，横梁内侧安装多个夹持件。

进一步的，所述夹持件与横梁可拆卸连接。

进一步的，所述夹持件呈L型。

进一步的，所述横梁的长度大于模型箱长度。

进一步的，所述螺杆与上支撑板、下支撑板之间分别安装螺母。

进一步的，所述模型箱为顶部开口结构，其一侧安装透明板。

一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）将模型箱内土体填筑至预定高度，将已安装夹持件的横梁吊装至模型箱上方预定位置，同时将连接好的桩体固定装置固定于夹持件之间；

（2）将桩体固定装置移入模型箱，并用夹持件固定；使用气泡水平仪将上支撑板、下支撑板调至水平后，将夹持件拧紧固定；

（3）将预先制作完成的模型桩插入桩体固定装置对应的通孔中，并将监测元件的接线引出；

（4）当土样高度即将超过桩体固定装置的下支撑板时，转动螺母使下支撑板向上移动；

（5）重复步骤（4），直至横梁可卸下，桩体固定装置完全脱离桩体；

（6）土样填筑、桩体预埋完成，进行下一步试验工作。

进一步的，所述通孔直径大于桩体直径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明包括模型箱、桩体固定装置和由横梁组成的移动夹持装置，结构简单，拆装方便；且不影响监测元件的安装，接线均可从装置侧面或预留孔引出，保证试验的高效有序进行；

（2）本发明能够满足群桩试验中不同桩径、桩距、桩长的要求，保证桩体的竖直安装，充分满足模型试验的多组多样化要求，更加贴近工程实践，实现群桩的差异沉降。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例一的模型箱与桩体固定装置安装示意图；

图2为本发明实施例一的横梁结构示意图；

图3为本发明实施例一的桩体固定装置结构示意图；

其中，1、模型箱，2、横梁，3、夹持件，4、上支撑板，5、螺杆，6、下支撑板，7、螺母，8、通孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不能实现桩基的差异沉降的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种用于桩基模型试验的桩体固定装置及方法。

实施例一：

下面结合附图1-图3对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：

本实施例提供了一种用于桩基模型试验的桩体固定装置，包括模型箱1、桩体固定装置和移动夹持装置，所述移动夹持装置设置于模型箱1上方，在桩体固定装置放入模型箱1后能够将桩体固定装置夹紧。

在本实施例中，所述模型箱1为顶部开口的长方体结构，其一侧安装透明玻璃板，便于观察内部土样高度。

如图3所示，所述桩体固定装置包括上支撑板4、下支撑板6、螺杆5和螺母7，多根螺杆5依次穿过上支撑板4、下支撑板6，位于上支撑板4、下支撑板6上方的螺杆段均安装有螺母7，通过旋转螺母7能够调节上支撑板4、下支撑板6，使其保持水平。在本实施例中，上支撑板4和下支撑板 6均为矩形钢板，为了保证支撑稳定，设置四根螺杆5。

上支撑板4和下支撑板6对应位置均匀开设若干通孔8，使用时桩体穿过通孔8，因此，通孔8的直径要大于桩体直径。在本实施例中，通孔8呈多排多列设置，通孔8个数根据试验要求而定。

所述移动夹持装置包括两个相互平行的横梁2，横梁2内侧间隔安装多个夹持件3。为了保证模型箱1能够稳定支撑于移动夹持装置下方，横梁2的长度大于模型箱1的长度。

所述夹持件3与横梁2可拆卸连接，在本实施例中，夹持件3通过螺栓与横梁2相连。拧松螺栓，可以调节夹持件3的安装角度。通过将夹持件3对应于横梁2侧面不同的螺栓孔，能够改变夹持件3的安装位置。夹持件3为L型钢板，通过其L型结构能够承托住桩体固定装置。

本实施例的桩体固定装置的使用方法为：

（1）将模型箱1内土体填筑至预定高度，将已安装夹持件3的横梁2吊装至模型箱1上方预定位置，同时将连接好的桩体固定装置固定于夹持件3之间。

（2）将桩体固定装置移入模型箱1，并用夹持件3固定；使用气泡水平仪将上支撑板4、下支撑板6调至水平后，通过螺栓将夹持件3拧紧固定。

具体的，将气泡水平仪竖直紧贴于夹持件3侧面，观察竖直气泡是否居中，若不居中调节固定夹持件3的螺栓；再次观察竖直气泡是否居中，若不居中，继续调节；若居中，拧紧螺栓进行固定，后进行下一步操作。

将连接完成的桩体固定装置平稳置于夹持件3上方，推动横梁2，保证上支撑板4水平放置且不产生移动，将气泡水平仪置于上支撑板4上，观察水平气泡是否居中，若不居中，则调整夹持件3或下支撑板6；再次观察气泡水平仪，使气泡处于居中状态后，调整横梁2，使夹持件3对桩体固定装置处于夹紧状态，防止上支撑板4产生移动，影响后续的模型桩安装工作。

（3）将预先制作完成的模型桩插入桩体固定装置对应的通孔8中，该过程注意勿损坏桩体上的监测元件，并将监测元件的接线引出。

（4）当土样高度即将超过桩体固定装置的下支撑板6平面时，拧松螺母7，抬升下支撑板6，后继续进行填筑工作，当下支撑板6抬升至接近上支撑板4时，拆除上支撑板4，后拆除下支撑板6，并将螺杆5提出土样。

（5）重复步骤（4），直至横梁2可卸下，桩体固定装置完全脱离桩体。

（6）土样填筑、桩体预埋完成，进行下一步试验工作。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，所述桩基模型试验的桩体固定装置，包括：

模型箱，用于填充土样；

桩体固定装置，包括上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板通过多个螺杆相连；且上支撑板和下支撑板对应位置均匀开设若干通孔；

移动夹持装置，设置于模型箱上方，在桩体固定装置放入模型箱后能够将桩体固定装置夹紧；所述桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将模型箱内土体填筑至预定高度，将已安装夹持件的横梁吊装至模型箱上方预定位置，同时将连接好的桩体固定装置固定于夹持件之间；

(2)将桩体固定装置移入模型箱，并用夹持件固定；使用气泡水平仪将上支撑板、下支撑板调至水平后，将夹持件拧紧固定；

(3)将预先制作完成的模型桩插入桩体固定装置对应的通孔中，并将监测元件的接线引出；

(4)当土样高度即将超过桩体固定装置的下支撑板时，下支撑板转动螺母使下支撑板向上移动；

(5)重复步骤(4)，直至横梁可卸下，桩体固定装置完全脱离桩体；

(6)土样填筑、桩体预埋完成，进行下一步试验工作。

2.根据权利要求1所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，所述通孔直径大于桩体直径。

3.根据权利要求1所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，所述移动夹持装置包括两个相互平行的横梁，横梁内侧安装多个夹持件。

4.根据权利要求3所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，所述夹持件与横梁可拆卸连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，所述夹持件呈L型。

6.根据权利要求3所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，所述横梁的长度大于模型箱长度。

7.根据权利要求1所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，所述螺杆与上支撑板、下支撑板之间分别安装螺母。

8.根据权利要求1所述的一种用于桩基模型试验的桩体固定装置的使用方法，其特征在于，所述模型箱为顶部开口结构，其一侧安装透明板。

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