CN206635835U - 桩基模型试验中侧向土压力的实现装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，所述装置包括模型桩、底板、n块侧压传递板、n块可变侧压传递板及多个加压设备，所述可变侧压传递板的板宽可调；所述模型桩置于所述底板上，所述侧压传递板和可变侧压传递板交错围设在所述底板上而形成闭合的侧壁，所述侧压传递板和可变侧压传递板的下方外部分别连接各所述加压设备，所述侧压传递板和可变侧压传递板的上边沿固定，其下边沿受所述加压设备作用而向所述模型桩收拢或复位，n≥2，且n为自然数。本实用新型设计的侧压传递板和可变侧压传递板结构形式，可以实现在模型四面同时施加不同大小的土压力，克服了桩基模型试验中初始土压力无法有效模拟的困难。

Description

桩基模型试验中侧向土压力的实现装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程中桩基模型试验技术领域，具体涉及一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置及实现方法。

背景技术

桩基础工程中，桩基与桩周土的相互作用是研究桩基承载能力的关键，而桩基模型试验在研究桩基受力性能和作用机理方面发挥着重要的作用。在进行桩基模型试验时，桩体、桩周土及桩体所受竖向外荷载都可以通过模型试验的相似比理论进行缩尺，同时受相似比的约束限制，土体中的实际的地应力需要进行不同程度的放大，采用离心机是常用的试验方法，但是离心机试验一般成本高昂，同时桩基模型试验装置复杂、庞大，一般无法采用离心机实现桩基模型试验中桩周土地应力的模拟。而桩周土地应力对于桩土之间的相互作用、摩擦作用、桩侧注浆效果、桩土胶结面的形成都具有重要影响。若无法得到实际应力场，这样的试验结果很难用来评价工程原型的实际力学行为和工程特性。

因此，研制一种可以实现不同侧向土压力的方法及装置，对于桩基模型试验的发展具有重要作用。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，不需要借助于离心机，可以实现实际侧向土压力场，而且能够组合出不同方向不同大小的侧向土压力。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，包括模型桩、底板、n块侧压传递板、n块可变侧压传递板及多个加压设备，所述可变侧压传递板的板宽可调；所述模型桩置于所述底板上，所述侧压传递板和可变侧压传递板交错围设在所述底板上而形成闭合的侧壁，所述侧压传递板和可变侧压传递板的下方外部分别连接各所述加压设备，所述侧压传递板和可变侧压传递板的上边沿固定，其下边沿受所述加压设备作用而向所述模型桩收拢或复位，n≥2，且n为自然数。

进一步，与相邻的侧压传递板连接的、所述可变侧压传递板的一组对边水平相互聚拢。

进一步，所述可变侧压传递板包括中心板和多对翅板，所述中心板的两侧活动连接所述翅板，且一对翅板水平对应分立于所述中心板的各一侧。

进一步，所述翅板通过滑槽嵌接所述中心板的板面上，或者，所述翅板通过滑槽嵌接所述中心板的板面内。

进一步，一对翅板之间通过复位弹簧连接。

进一步，还包括设置在所述底板上的钢框架，且所述模型桩置于所述钢框架内，所述钢框架通过合页连接所述侧压传递板的上边沿和可变侧压传递板的中心板的上边沿；还包括铰接所述钢框架的侧向反力架，所述加压设备设于所述侧向反力架和侧压传递板之间，以及，所述加压设备设于所述侧向反力架和可变侧压传递板之间。

进一步，所述侧压传递板的板面上设置加劲肋；所述可变侧压传递板的中心板的板面上设置加劲肋。

进一步，所述底板为钢底板；所述侧向反力架围设在所述钢框架外，所述侧向反力架为类圆环；所述加压设备为侧向千斤顶；n为2。

一种桩基模型试验中侧向土压力的实现方法，步骤如下：

S1、将钢底板和钢框架组成模型的支撑体系；

S2、侧压传递板和可变侧压传递板交错设置，围设在所述底板上而形成闭合的侧壁，所述侧压传递板和可变侧压传递板通过合页活动连接所述钢框架；

S3、在所述可变侧压传递板的中心板和侧压传递板的一板面焊接加劲肋；

S4、所述可变侧压传递板的中心板的另一板面设置水平的滑槽，多对翅板通过所述滑槽与所述中心板分别活动连接，所述侧压传递板的两侧连接相邻的可变侧压传递板的翅板；

S5、沿所述支撑体系外围设置侧向反力架，所述侧向反力架与钢框架铰接连接，设置侧向千斤顶在所述侧向反力架与可变侧压传递板之间，且设置侧向千斤顶在所述侧向反力架与侧压传递板之间；

S6、试验时，把模型桩置于所述钢底板上且位于所述钢框架内，所述复位弹簧和侧向千斤顶调节到初始状态后，往所述侧压传递板、可变侧压传递板和钢底板围设成的空间填土，根据不同试验要求，通过所述侧向千斤顶施加不同荷载，获取试验数据。

与现有技术相比，具有如下积极效果：本实用新型设计的侧压传递板和可变侧压传递板结构形式，可以实现在模型四面同时施加不同大小的土压力，克服了桩基模型试验中初始土压力无法有效模拟的困难。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的实现装置的结构示意图。

图2是本实用新型的实现装置的侧视图。

图3是本实用新型的实现装置的俯视图。

图4是本实用新型的实现装置的结构示意图(其他视角)。

图5是本实用新型的实现装置的结构示意图(其他视角)。

图6是本实用新型的实现装置的结构示意图(其他视角)。

具体实施方式

本实用新型的所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，包括模型桩、底板、n块侧压传递板、n块可变侧压传递板及多个加压设备，所述可变侧压传递板的板宽可调；所述模型桩置于所述底板上，所述侧压传递板和可变侧压传递板交错围设在所述底板上而形成闭合的侧壁，所述侧压传递板和可变侧压传递板的下方外部各连接所述加压设备，所述侧压传递板和可变侧压传递板的上边沿固定，其下边沿受所述加压设备作用而向所述模型桩收拢或复位，n≥2，且n为自然数。

实施例

如图1-图6所示，本实施例所述的桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，包括模型桩10、钢底板20、钢框架30、两块侧压传递板40、两块可变侧压传递板、侧向反力架60及多个加压设备。

具体地，所述钢底板20为矩形板，所述钢框架30为立方体钢架，钢框架30设置在底板20上，模型桩10置于所述底板20上，且所述模型桩10置于所述钢框架30内。

所述侧压传递板40为矩形板，侧压传递板40的板面上设置加劲肋80，加劲肋80用于提高侧压传递板40的刚度。侧压传递板40的上边沿通过合页32连接钢框架30，侧压传递板40的下边沿对应钢底板20。

所述可变侧压传递板包括中心板52、多对翅板54、多条复位弹簧56和加劲肋80，中心板52的板面自上而下设置多道水平的滑槽，翅板54活动嵌接在所述滑槽上，一对翅板54水平对应分立于所述中心板52的各一侧，且使中心板52的板面自上而下无缝拼接翅板54，每一对翅板54可向中心板52的中心水平聚拢，从而可变侧压传递板的板宽可调。一对翅板54之间通过复位弹簧56连接，使聚拢的一对翅板54可复位。中心板52的另一板面上设置加劲肋80，加劲肋80用于提高可变侧压传递板的刚度。中心板52的上边沿通过合页32连接钢框架30，中心板52的下边沿对应钢底板20。

所述侧压传递板40和可变侧压传递板交错围设在所述底板20上，在钢框架30内形成闭合的侧壁，则，侧压传递板40的两侧与相邻的可变侧压传递板的翅板54对接。可变侧压传递板的宽度比侧压传递板40的宽度较小，用于提供侧压传递板40侧移的空间。

所述侧向反力架60为类圆环，其围设在所述钢框架30外，侧向反力架60铰接所述钢框架30。

所述加压设备为侧向千斤顶70，侧向千斤顶70设于侧向反力架60和侧压传递板40之间，以及，侧向千斤顶70设于侧向反力架60和可变侧压传递板之间。而且，侧向千斤顶70对应侧压传递板40和可变侧压传递板的下方。侧向千斤顶70的施压可推动侧压传递板40和可变侧压传递板向所述模型桩10收拢。

本实施例的桩基模型试验中侧向土压力的实现装置的技术原理：所述钢底板20和钢框架30组成模型试验的支撑体系，所述侧压传递板40和可变侧压传递板通过所述合页32与所述钢框架30活动连接，所述加劲肋80用于提高侧压传递板40和可变侧压传递板的刚度；在所述可变侧压传递板的中心板52的板面上设置滑槽，所述翅板54通过滑槽嵌在中心板52上，沿水平方向可以自由滑动，一对翅板54之间通过复位弹簧56连接，通过复位弹簧56的压缩和伸展调节一对翅板54的相对位置；沿钢框架30外围设置侧向反力架60，所述侧向反力架60与所述钢框架30采用铰接连接，同时反力架60围成近似圆形，使反力架60形成受力合理的自平衡体系；在侧向反力架60与侧压传递板40和可变侧压传递板之间设置侧向千斤顶70，对侧压传递板40和可变侧压传递板施加不同压力，使侧压传递板40和可变侧压传递板向中部的模型桩10收拢，推动模型桩10施加压力。在侧压传递板40和可变侧压传递板收拢的同时，可变侧压传递板的翅板54向中心板52的中心水平聚拢，既不影响侧压传递板40和可变侧压传递板向中部移动，同时保证侧压传递板40和可变侧压传递板向外部移动时，土体不会漏出。

而且，从实施例中可以看出，翅板的设置，可以多种多样的，翅板可以设置在中心板的板面上，也可以设置在中心板的板面内。对于将翅板设置中心板的板面内的实施例，中心板为空心板，翅板一端内置于中心板，且一对翅板之间的复位弹簧也是内置于中心板。此设置可以避免翅板聚拢时，翅板与中心板上的土体挤压，从而避免产生额外的土体压力。

本实用新型设计的侧压传递板40和可变侧压传递板结构形式，可以实现在模型四面同时施加不同大小的土压力，克服了桩基模型试验中初始土压力无法有效模拟的困难。

本实施例的桩基模型试验中侧向土压力的实现方法，步骤如下：

S1、将钢底板20和钢框架30组成模型的支撑体系；

S2、侧压传递板40和可变侧压传递板交错设置，围设在所述底板20上而形成闭合的侧壁，所述侧压传递板40和可变侧压传递板通过合页32活动连接所述钢框架30；

S3、在所述可变侧压传递板的中心板52和侧压传递板40的一板面焊接加劲肋80；

S4、所述可变侧压传递板的中心板52的另一板面设置水平的滑槽，多对翅板54通过所述滑槽与所述中心板52分别活动连接，所述侧压传递板40的两侧连接相邻的可变侧压传递板的翅板54；

S5、沿所述支撑体系外围设置侧向反力架60，所述侧向反力架60与钢框架30铰接连接，设置侧向千斤顶70在所述侧向反力架60与可变侧压传递板之间，且设置侧向千斤顶70在所述侧向反力架60与侧压传递板40之间；

S6、试验时，把模型桩10置于所述钢底板20上且位于所述钢框架30内，所述复位弹簧56和侧向千斤顶70调节到初始状态后，往侧压传递板40、可变侧压传递板和钢底板20围设成的空间填土，根据不同试验要求，通过所述侧向千斤顶70施加不同荷载，获取试验数据。

其中，所述加劲肋80用于提供侧压传递板40和可变侧压传递板的刚度，防止支撑体系的内部填土后侧向土压力过大，造成侧压传递板40和可变侧压传递板出现过度变形。

需要说明的是，所述侧压传递板和可变侧压传递板交错围设是指，每一侧压传递板两边相邻的是可变侧压传递板，每一可变侧压传递板两边相邻的是侧压传递板。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：包括模型桩、底板、n块侧压传递板、n块可变侧压传递板及多个加压设备，所述可变侧压传递板的板宽可调；所述模型桩置于所述底板上，所述侧压传递板和可变侧压传递板交错围设在所述底板上而形成闭合的侧壁，所述侧压传递板和可变侧压传递板的下方外部分别连接各所述加压设备，所述侧压传递板和可变侧压传递板的上边沿固定，其下边沿受所述加压设备作用而向所述模型桩收拢或复位，n≥2，且n为自然数。

2.如权利要求1所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：与相邻的侧压传递板连接的、所述可变侧压传递板的一组对边水平相互聚拢。

3.如权利要求2所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：所述可变侧压传递板包括中心板和多对翅板，所述中心板的两侧活动连接所述翅板，且一对翅板水平对应分立于所述中心板的各一侧。

4.如权利要求3所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：所述翅板通过滑槽嵌接所述中心板的板面上，或者，所述翅板通过滑槽嵌接所述中心板的板面内。

5.如权利要求4所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：一对翅板之间通过复位弹簧连接。

6.如权利要求1-5任一项所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：还包括设置在所述底板上的钢框架，且所述模型桩置于所述钢框架内，所述钢框架通过合页连接所述侧压传递板的上边沿和可变侧压传递板的中心板的上边沿；还包括铰接所述钢框架的侧向反力架，所述加压设备设于所述侧向反力架和侧压传递板之间，以及，所述加压设备设于所述侧向反力架和可变侧压传递板之间。

7.如权利要求6所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：所述侧压传递板的板面上设置加劲肋；所述可变侧压传递板的中心板的板面上设置加劲肋。

8.如权利要求7所述桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，其特征在于：所述底板为钢底板；所述侧向反力架围设在所述钢框架外，所述侧向反力架为类圆环；所述加压设备为侧向千斤顶；n为2。