CN111074873A

CN111074873A - 一种加筋土地基承载力试验装置及测试方法

Info

Publication number: CN111074873A
Application number: CN201911416063.4A
Authority: CN
Inventors: 董彦莉; 张营敏; 闫飞飞; 薛芳; 范江涛; 郭鹏飞; 李建达; 高慧芳; 韩云山; 郑利锋; 赵致艺; 张晓双; 张兆鹏; 王元龙
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明公开了一种加筋土地基承载力试验装置及测试方法，实验装置包括承压板、水箱、千斤顶、测力环、静态数据采集仪。水箱底面钢板下部设有凹槽滑轨，与千斤顶顶部连接，千斤顶另一端连接测力环与承压板相接，将位移传感器安装在承压板上。通过改变承压板直径、承压板距离、加筋材料在砂土中的布设情况，分析其对地基承载力及干扰效应的影响效果；可用于解决现阶段平板载板荷试验原位试验堆载方式较为麻烦且成本较高的问题，还可用于研究加筋土砂土地基承载力干扰效应。

Description

一种加筋土地基承载力试验装置及测试方法

技术领域

本发明一种加筋土地基承载力试验装置及测试方法，属于加筋土地基研究技术领域。

背景技术

地基基础的设计包括地基与基础两部分。地基的设计主要包括地基土承载力的确定、地基变形的计算以及地基稳定性计算，而地基承载力是地基设计的关键。

平板载荷试验是模拟建筑物在受到竖向荷载作用下工作性能的一种测试方法，平板地基土不产生扰动，测试成果准确可靠，是世界上各国用以确定地基承载力的主要方法。

现阶段平板载荷试验所施加荷载一般都是砂袋、预制混凝土块，搬运、堆载、卸载整个过程较为麻烦，浪费人力，提高了试验成本。

目前，国内外学者针对加筋土地基承载特性的研究大都是对单基础作用进行的室内模型试验，存在尺寸效应、边界效应等，并且也忽略了实际工程中基础相邻较近会存在干扰效应的研究。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种加筋土地基承载力试验装置及测试方法，以解决现有技术中试验加载成本较高，费时费力的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种加筋土地基承载力试验装置，包括承压板、水箱、千斤顶、位移传感器、测力环、静态数据采集仪，所述的水箱内盛装有水，所述的水箱底部连接有千斤顶，千斤顶下方设置有测力环，测力环设置于承压板上，承压板置于加筋土地基上，所述承压板上还设置有位移传感器，所述位移传感器连接有静态数据采集仪；所述的水箱底部设置有凹槽滑轨，所述千斤顶顶部活动连接凹槽滑轨。

所述的凹槽滑轨包括两条直线滑轨与环形滑轨，两条直线滑轨相交于水箱底部中心，所述环形滑轨数量为两到四条，所述环形滑轨的圆心均为水箱底部中心。

所述凹槽滑轨上设置有刻度和限位孔，所述环形滑轨外侧标有角度。

所述水箱为圆柱形。

所述水箱底部设置有四个千斤顶。

所述的水箱内壁设置有防水雨布。

所述水箱底部还设置有排水龙头。

所述承压板由标准承压板或大直径承压板与小直径承压板连接形成，承压板上设置有气孔和螺栓孔，承压板通过螺栓孔内穿设螺栓安装于加筋土地基上。

所述承压板包括多种直径尺寸。

使用所述装置进行加筋土地基承载力试验的方法，包括以下步骤：

1）平整砂土地基测试面；

2）组装试验装置，将承压板置于加筋土地基上，位移传感器安装于承压板上，并连接静态数据采集仪，承压板形心与千斤顶下端中间布置一测力环，然后整体与水箱底面钢板连接，将千斤顶置于凹槽滑轨内，调整多个千斤顶位置距水箱底面钢板圆心相等，使承压板距离为设想的工况；组装水箱，并在水箱内铺设防水雨布；

3）加载，向水箱内注水，实时观测静态数据采集仪采集到的荷载数值，当达到分级加载数值时，观测到位移数值不再变化或停止注水5分钟后，读取、记录该级荷载及当下位移；

4）改变承压板直径、承压板距离、加筋材料在砂土中的布设情况，重复步骤1）-3）分析不同条件对地基承载力及干扰效应的影响效果；改变承压板之间距离过程中，凹槽滑轨内千斤顶的对角连线交点始终为圆心。

5）试验完成后，通过水箱底面排水龙头将水排出。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明能够现阶段平板载板荷试验原位试验堆载方式较为麻烦且成本较高的问题，另外还可用于研究加筋土砂土地基承载力干扰效应。

本发明水箱为圆柱体，柱体一周由弧形钢板组成，圆形底面钢板下部设有凹槽滑轨，与千斤顶顶部连接，千斤顶另一端连接测力环与承压板相接，将位移传感器安装在承压板上。在水箱内铺设防水雨布，水箱内盛水。可通过改变承压板直径、承压板距离、加筋材料在砂土中的布设情况，分析其对地基承载力及干扰效应的影响效果。本装置中水箱，水箱用于装水，代替混凝土块、砂袋，省时省力，节约了试验成本，而且，水箱拆卸、运输都较为方便。本水箱拆卸方便，操作简单，可大大降低试验成本。

附图说明

图1为本发明试验装置的结构示意图；

图2为本发明的水箱底面钢板的仰视结构示意图；

图3为本发明的正方形分布的千斤顶在凹槽滑轨内位置示意图；

图4为本发明的长方形分布的千斤顶在凹槽滑轨内位置示意图；

图5为本发明的凹槽滑轨结构示意图；

图6为本发明的小直径承压板的结构示意图；

图7为本发明的标准承压板的结构示意图；

图8为本发明的大直径承压板的结构示意图；

图9为本发明的小直径承压板与标准直径承压板的连接方式示意图。

图中，1、水；2、水箱；3、排水龙头；4、凹槽滑轨；5、千斤顶；6、测力环；7、位移传感器；8、承压板；9、螺栓孔；10、加筋土地基；11、静态数据采集仪；12、气孔；13、螺栓；14、限位孔；15、小直径承压板；16、标准承压板16；17、大直径承压板；41、直线滑轨；42、环形滑轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

一种加筋土地基承载力试验装置，包括承压板8、水箱2、千斤顶5、位移传感器7、测力环6、静态数据采集仪11，所述的水箱2内盛装有水，所述的水箱2内壁设置有防水雨布，所述水箱2底部设置有排水龙头3。

所述的水箱2底部连接有千斤顶5，千斤顶5下方设置有测力环6，测力环6设置于承压板8上，承压板8置于加筋土地基10上，所述承压板8上还设置有位移传感器7，所述位移传感器7连接有静态数据采集仪11；所述的水箱2底部设置有凹槽滑轨4，千斤顶5顶部活动连接凹槽滑轨4，所述水箱2底部设置有四个千斤顶5。

所述水箱2为圆柱形，底面为圆形钢板，侧壁为弧形钢板，底面圆形钢板下设有凹槽滑轨与千斤顶顶部相适配，通过在凹槽滑轨内移动千斤顶位置来调整承压板之间的距离。

所述的凹槽滑轨4包括两条直线滑轨41与环形滑轨42，两条直线滑轨41相交于水箱2底部中心，所述环形滑轨42数量为两到四条，所述环形滑轨的圆心均位于水箱底部中心。

所述凹槽滑轨在设定位置上开有限位孔14，每条凹槽滑轨上设置多个限位孔，使千斤顶位置固定后不再向两侧移动。

所述水箱底部凹槽滑轨布设情况：一为沿两过圆心垂直相交的直径为直线滑轨，另有三个同心圆环状滑轨与两条直线滑轨相交联通。

所述水箱底面凹槽直线状滑轨外侧标有刻度，可直接读取承压板距圆心的距离，经计算可得承压板之间的距离。

所述水箱底面环状滑轨外侧标有角度，两直线滑轨将底面圆形钢板分为四部分，每部分按照顺时针方向标有角度0°-90°，可直接读取承压板位置与直线状和圆状滑轨交点所形成的角度；经计算可得承压板之间的距离。

承压板8上设置有气孔12和螺栓孔9，承压板8通过螺栓孔9内穿设螺栓13置于加筋土地基10上。所述标准承压板与大直径承压板外围另设有气孔，避免使用时产生气流，影响承压平衡。

所述承压板8包括多种直径尺寸：小直径承压板15（200mm）、标准承压板16（300mm）、大直径承压板17（400mm），标准承压板或大直径承压板与小直径重叠连接，连接方式包括：

1）直径相互邻近的承压板可直接固定连接。

2）小直径承压板上均匀设置4个螺栓孔，标准承压板与大直径承压板上设置4个螺栓孔与小直径承压板上重合，可通过螺栓将标准承压板或大直径承压板与小承压板固定连接，再将标准承压板或大直径承压板置于加筋土地基10上。

3）还可以直接将小直径承压板置于加筋土地基10上，所述小直径承压板作用在砂土地基上时，螺栓孔又可作气孔使用，避免使用时产生气流，影响承压平衡。

安装试验装置。位移传感器安装在小直径承压板上，承压板形心与千斤顶下端连接，然后整体与水箱底面钢板连接，将千斤顶置于凹槽滑轨内，调整四个千斤顶位置距底面钢板圆心相等。

若一承压板与两边相邻承压板之间距离相等，即四个承压板呈正方形分布，则将四个千斤顶在直线滑轨内滑动，读取其距底面钢板圆心距离R’,则四个承压板形心所形成的正方形边长为

。

若一承压板与两边相邻承压板之间距离不等，即四个承压板呈长方形分布，则将两个千斤顶放置在圆形滑轨与直线滑轨交点上，另两个千斤顶保证连线通过圆心在圆形滑轨上滑动。读取其距圆心的距离为R_i,及其所在位置与两种轨道交点和圆心形成的角度为θ，则可根据下式计算四个承压板形心所形成的长方形的边长。

千斤顶滑到凹槽滑轨设定位置，在限位孔内插入限位杆固定千斤顶不向两侧滑动。

组装水箱。底面是一半径为2m的圆形钢板，柱体高为2m，并在水箱内铺设防水雨布。当水箱注满水时所加荷载为25吨，此处大直径承压板为直径400mm，砂土地基承载力一般较小，即所加荷载可满足砂土地基平板载荷试验的堆载要求。

加载，向水箱内注水，实时观测荷载及位移沉降数值。地基载荷试验加载等级不应少于8个等级，控制注水速度均匀，当达到分级加载数值时，观测到位移数值不再变化或停止注水5分钟后，读取、记录该级荷载及当下位移。

当承压板周围的土明显的侧向挤出或沉降数值急骤增大，即荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段，可停止注水加载。

加载完成后，通过排水龙头将水箱内水排出。

重复上述步骤，可改变承压板与相邻承压板之间的距离，承压板直径，加筋材料在砂土中的布设情况，包括：加筋层数、加筋长度、首层筋材埋深及下层筋材间距等影响因素，分析其对地基承载力及干扰效应的影响效果。

根据本发明可用于解决现阶段平板载板荷试验原位试验堆载方式较为麻烦且成本较高的问题，另外还可用于研究加筋土砂土地基承载力干扰效应。

本发明不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

Claims

1.一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，包括承压板（8）、水箱（2）、千斤顶（5）、位移传感器（7）、测力环（6）、静态数据采集仪（11），所述的水箱（2）内盛装有水（1），所述的水箱（2）底部设置有凹槽滑轨（4），所述千斤顶（5）顶部活动连接凹槽滑轨（4），千斤顶（5）下方设置有测力环（6），测力环（6）设置于承压板（8）上，承压板（8）置于加筋土地基（10）上，所述承压板（8）上还设置有位移传感器（7），所述位移传感器（7）连接有静态数据采集仪（11）；所述水箱（2）底部还设置有排水龙头（3）。

2.根据权利要求1所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述的凹槽滑轨（4）包括两条直线滑轨（41）与环形滑轨（42），两条直线滑轨（41）相交于水箱（2）底部中心，所述环形滑轨（42）数量为两到四条，所述环形滑轨的圆心均位于水箱底部中心。

3.根据权利要求2所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述凹槽滑轨（4）上设置有刻度和限位孔（14），所述环形滑轨（42）外侧标有角度。

4.根据权利要求1所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述水箱（2）为圆柱形。

5.根据权利要求1所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述水箱（2）底部设置有四个千斤顶（5）。

6.根据权利要求1所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述的水箱（2）内壁设置有防水雨布。

7.根据权利要求1所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述承压板（8）由标准承压板（16）或大直径承压板（17）与小直径承压板（15）连接形成，承压板上设置有气孔（12）和螺栓孔（9），承压板（8）通过螺栓孔（9）内穿设螺栓（13）实现重叠连接，并置于加筋土地基（10）上。

8.根据权利要求1所述的一种加筋土地基承载力试验装置，其特征在于，所述承压板（8）包括多种直径尺寸。

9.使用权利要求1-8任一所述装置进行加筋土地基承载力试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）平整加筋土地基测试面；

4）改变承压板直径、承压板距离、加筋材料在砂土中的布设情况，重复步骤1）-3）分析不同条件对地基承载力及干扰效应的影响效果；

5）试验完成后，通过水箱底面排水龙头将水排出。

10.根据权利要求9所述的加筋土地基承载力试验的方法，其特征在于，改变承压板之间距离过程中，凹槽滑轨内千斤顶的对角连线交点始终为圆心。