CN211042900U - 一种空心模型桩及其浇筑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空心模型桩及其浇筑装置，属于岩土工程技术领域，用于解决应变片在混凝土浇筑及试验填筑过程中极易损坏的技术问题。其包括第一模具、第二模具、直通接头和桩体，第一模具下端设置有模具固定底座，第二模具的一端通过直通接头固定在第一模具上端，第一模具和第二模具内部空间设置双拼角铝，双拼角铝上设置固定有应变片，第一模具和第二模具外表面设置有脚手架，桩体下端设置有压力底座。本空心模型桩及其浇筑装置通过模具固定支座及双拼角铝固定扣件确保成桩时双拼角铝的位置，将应变片导线顺直铺设在角铝内，通过角铝上的引线孔引出导线，有效的避免了浇筑及加载时可能会对应变片及导线造成的破坏。

Description

一种空心模型桩及其浇筑装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及一种空心模型桩浇筑装置，特别是一种空心模型桩及其浇筑装置。

背景技术

在岩土工程技术领域，桩基础是一种被广泛使用的深基础。长久以来，虽然桩基的设计及施工水平不断地得以提高，但是由于工程地质的复杂性，桩基承载特性一直是人们关注的焦点。

目前，对于桩基承载特性的研究主要有现场试验、室内模型试验及数值模拟三种方法。现场试验费用高、试验数据不易采集且地质条件变化不具规律性，使得现场试验难以大规模开展，而数值计算方法尚不足以全面模拟岩土体的复杂性及桩土之间的相互作用机理，因此室内模型试验仍是研究桩基承载和变形特性切实有效、经济可行的技术手段。

在桩基模型试验中，能否准确地测试桩身侧摩阻力及桩端阻力是关键，而模型桩中元器件的布设和保护是决定测试结果准确性的前提。传统模型桩采用混凝土(或钢筋)表面粘贴应变片，工序极为复杂，且应变片在混凝土浇筑及试验填筑过程中极易损坏。因此，研制一种可精确测试桩身侧摩阻力及桩端阻力的室内模型桩显得尤为迫切。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种空心模型桩及其浇筑装置，该装置要解决的技术问题是：应变片在混凝土浇筑及试验填筑过程中极易损坏。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种空心模型桩及其浇筑装置，包括第一模具、第二模具、直通接头和桩体，其特征在于，所述第一模具下端设置有模具固定底座，第二模具的一端通过直通接头固定在第一模具上端，第二模具的另一端设置有固定扣件，第一模具和第二模具内部空间设置双拼角铝，双拼角铝上设置固定有应变片，第一模具和第二模具外表面设置有脚手架，桩体经浇筑后位于第一模具、第二模具和双拼角铝之间所形成的空间内，桩体下端设置有压力底座。

本实用新型的工作原理是：第一模具和第二模具采用PVC管道拼接，其尺寸、长度及数量可根据试验所需模型桩大小选定，直通接头用于连接两根模具，模具固定底座采用钢板焊接而成，混凝土浇筑前确保模具和双拼角铝稳定可靠、位置准确并应满足模型桩垂直度要求，脚手架用于固定整体结构，并提供临时浇筑平台，双拼角铝由于防止应变片在成桩时振捣及试验过程中加载破坏，将应变片对称粘贴在两根角铝内侧，导线顺直铺设在角铝内，然后将角铝焊接在一起形成双拼角铝，固定扣件为防止成桩过程中混凝土振捣时双拼角铝错位。

模具固定底座还包括竖直卡榫，模具固定底座上开设有第一凹槽，第一模具外表壁与第一凹槽侧表壁相接触，竖直卡榫的下端固定在第一凹槽的中心处，双拼角铝伸入第一模具后套设在竖直卡榫上，模具固定底座采用钢板焊接而成。

采用以上结构，第一凹槽能够将第一模具紧密贴合安装在第一凹槽内，竖直卡榫用来固定双拼角铝，混凝土浇筑前确保模具和双拼角铝稳定可靠、位置准确并应满足模型桩垂直度要求。

固定扣件还包括连接块，固定扣件上开设有第二凹槽，第二模具的外表壁与第二凹槽侧表壁相接触，第二凹槽贯穿固定扣件上下表面，连接块通过连接板固定在第二凹槽的侧壁上，且连接块位于第二凹槽的中心处，连接块采用薄钢板焊接而成。

采用以上结构，第二凹槽用来紧箍模具，连接块能够方便双拼角铝从此连接块中穿出。

双拼角铝由两根角铝焊接而成，应变片对称粘贴在两根角铝内侧。

采用以上结构，应变片根据桩长及所需试验数据合理安排应变片间距。

双拼角铝上端开设有引线孔。

采用以上结构，应变片导线从此引线孔穿出，外接应变采集仪，防止桩顶加载时破坏导线。

脚手架底部固定在地面上，脚手架还包括架体固定圆盘、桩体固定圆盘和水平杆，架体固定圆盘固定在脚手架表面上，桩体固定圆盘固定在第一模具和第二模具上，第一模具和第二模具与桩体固定圆盘通过嵌套方式固定，桩体固定圆盘与架体固定圆盘之间、不同脚手架上的架体固定圆盘之间均通过水平杆进行连接，水平杆与桩体固定圆盘、架体固定圆盘均通过插销可拆连接。

采用以上结构，浇筑时在桩身周围搭设脚手架，用于固定整体结构，并提供临时浇筑平台，桩体固定圆盘能够使模型桩与脚手架有效连接，通过水平杆与架体固定圆盘连接，保证稳定、可靠。

压力底座包括承台和压力传感器，承台上固定有盖板，桩体的下端固定在盖板内，且桩体外表壁与盖板内壁相接触，压力传感器固定在承台和盖板之间，桩体底部与压力传感器相接触。

采用以上结构，盖板能够确保压力传感器受力时保持水平状态。

压力传感器外表面包裹有防水薄膜。

采用以上结构，防水薄膜能够防止埋设于土体中时进水。

与现有技术相比，本空心模型桩及其浇筑装置具有以下优点：

1、采用双拼角铝保护应变片，防止在混凝土浇筑及试验过程中被破坏。

2、通过模具固定支座及双拼角铝固定扣件确保成桩时双拼角铝的位置，将应变片导线顺直铺设在角铝内，通过角铝上的引线孔引出导线，有效的避免了浇筑及加载时可能会对应变片及导线造成的破坏。

附图说明

图1是本实用新型中模型桩浇筑示意图；

图2是本实用新型中模具固定底座示意图；

图3是本实用新型中模具连接示意图；

图4是本实用新型中固定扣件结构示意图；

图5是本实用新型中双拼角铝示意图；

图6是本实用新型中应变片的安装结构示意图；

图7是本实用新型中脚手架结构示意图；

图8是本实用新型中桩身固定圆盘结构示意图；

图9是本实用新型中脚手架与桩身的连接结构示意图；

图10是本实用新型中整体脚手架固定桩身结构示意图；

图11是本实用新型中模型桩结构示意图；

图12是本实用新型中成型模型桩结构示意图；

图13是本实用新型中压力传感器安装示意图；

图中：1、第一模具；2、第二模具；3、直通接头；4、模具固定底座；401、第一凹槽；402、竖直卡榫；5、固定扣件；501、第二凹槽；502、连接块；6、双拼角铝；601、引线孔；602、应变片602；7、脚手架；701、架体固定圆盘；702、桩身固定圆盘；703、水平杆；8、桩体；9、压力底座；901、承台；902、盖板；903、压力传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。

请参阅图1-13，本实施例提供了一种空心模型桩及其浇筑装置，包括第一模具1、第二模具2、直通接头3和桩体8，其特征在于，所述第一模具1下端设置有模具固定底座4，第二模具2的一端通过直通接头3固定在第一模具1上端，第二模具2的另一端设置有固定扣件5，第一模具1和第二模具2内部空间设置双拼角铝6，双拼角铝6上设置固定有应变片602，第一模具1和第二模具2外表面设置有脚手架7，桩体8经浇筑后位于第一模具1、第二模具2和双拼角铝6之间所形成的空间内，桩体8下端设置有压力底座9，在本实施例中，第一模具1和第二模具2采用PVC管道拼接，其尺寸、长度及数量可根据试验所需模型桩大小选定，直通接头3用于连接两根模具，模具固定底座4采用钢板焊接而成，混凝土浇筑前确保模具和双拼角铝稳定可靠、位置准确并应满足模型桩垂直度要求，脚手架7用于固定整体结构，并提供临时浇筑平台，双拼角铝6由于防止应变片602在成桩时振捣及试验过程中加载破坏，将应变片602对称粘贴在两根角铝内侧，导线顺直铺设在角铝内，然后将角铝焊接在一起形成双拼角铝6，固定扣件5为防止成桩过程中混凝土振捣时双拼角铝6错位。

模具固定底座4还包括竖直卡榫402，模具固定底座4上开设有第一凹槽401，第一模具1外表壁与第一凹槽401侧表壁相接触，竖直卡榫402的下端固定在第一凹槽401的中心处，双拼角铝6伸入第一模具1后套设在竖直卡榫402上，模具固定底座4采用钢板焊接而成，在本实施例中，第一凹槽401能够将第一模具1紧密贴合安装在第一凹槽401内，竖直卡榫402用来固定双拼角铝6，混凝土浇筑前确保模具和双拼角铝6稳定可靠、位置准确并应满足模型桩垂直度要求。

固定扣件5还包括连接块502，固定扣件5上开设有第二凹槽501，第二模具2的外表壁与第二凹槽501侧表壁相接触，第二凹槽501贯穿固定扣件5上下表面，连接块502通过连接板固定在第二凹槽501的侧壁上，且连接块502位于第二凹槽501的中心处，连接块502采用薄钢板焊接而成，在本实施例中，第二凹槽501用来紧箍模具，连接块502能够方便双拼角铝6从此连接块502中穿出。

双拼角铝6由两根角铝焊接而成，应变片602对称粘贴在两根角铝内侧，在本实施例中，应变片602根据桩长及所需试验数据合理安排应变片602间距。

双拼角铝6上端开设有引线孔601，在本实施例中，应变片602导线从此引线孔穿出，外接应变采集仪，防止桩顶加载时破坏导线。

脚手架7底部固定在地面上，脚手架7还包括架体固定圆盘701、桩体固定圆盘702和水平杆703，架体固定圆盘701固定在脚手架7表面上，桩体固定圆盘702固定在第一模具1和第二模具2上，第一模具1和第二模具2与桩体固定圆盘702通过嵌套方式固定，桩体固定圆盘702与架体固定圆盘701之间、不同脚手架7上的架体固定圆盘701之间均通过水平杆703进行连接，水平杆703与桩体固定圆盘702、架体固定圆盘701均通过插销可拆连接，在本实施例中，浇筑时在桩身周围搭设脚手架7，用于固定整体结构，并提供临时浇筑平台，桩体固定圆盘能够使模型桩与脚手架7有效连接，通过水平杆703与架体固定圆盘702连接，保证稳定、可靠。

压力底座9包括承台901和压力传感器903，承台901上固定有盖板902，桩体8的下端固定在盖板902内，且桩体8外表壁与盖板902内壁相接触，压力传感器903固定在承台901和盖板902之间，桩体8底部与压力传感器903相接触，在本实施例中，盖板902能够确保压力传感器903受力时保持水平状态。

压力传感器903外表面包裹有防水薄膜，在本实施例中，防水薄膜能够防止埋设于土体中时进水。

模型桩制作工艺流程如下：

S1确定混凝土配合比；

S2粘贴应变片602，焊接双拼角铝6；

S3安装模具固定支座4，将双拼角铝6安装在模具固定支座4的竖直卡榫402上，安装第一模具1、第二模具2和桩体固定圆盘702，将双拼角铝6穿过固定扣件5，并将固定扣件5紧箍在模具上，搭设脚手架7；

S4浇筑混凝土，并通过预留在固定扣件5中的连接块501之外的孔进行振捣；

S5一节模具浇筑完成后取掉固定扣件5，安装直通接头3及下一节模具，并按前述方法重新安装固定扣件5，依次完成，直至整根模型桩浇筑完成。

S6养护，混凝土强度达到要求后拆模。

本实用新型的工作原理：

确定好混凝土配比后，检测应变片阻值，挑选能组成温度补偿的应变片，将应变片粘贴在双拼角铝的内侧，应变片引线焊接在接线片上并穿出引线孔，外接应变采集仪，焊接好双拼角铝后，安装模具固定支座，将双拼角铝安装在模具固定支座的竖直卡榫上，安装第一模具、第二模具和桩体固定圆盘，将双拼角铝穿过固定扣件，并将固定扣件紧箍在模具上，搭设脚手架，通过预留在固定扣件中的连接块之外的孔浇筑混凝土，并进行振捣，一节模具浇筑完成后取掉固定扣件，安装直通接头及下一节模具，并按前述方法重新安装固定扣件，依次完成，直至整根模型桩浇筑完成。

综上，采用双拼角铝保护应变片，防止在混凝土浇筑及试验过程中被破坏，通过模具固定支座及双拼角铝固定扣件确保成桩时双拼角铝的位置，将应变片导线顺直铺设在角铝内，通过角铝上的引线孔引出导线，有效的避免了浇筑及加载时可能会对应变片及导线造成的破坏。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种空心模型桩及其浇筑装置，包括第一模具(1)、第二模具(2)、直通接头(3)和桩体(8)，其特征在于，所述第一模具(1)下端设置有模具固定底座(4)，第二模具(2)的一端通过直通接头(3)固定在第一模具(1)上端，第二模具(2)的另一端设置有固定扣件(5)，第一模具(1)和第二模具(2)内部空间设置双拼角铝(6)，双拼角铝(6)上设置固定有应变片(602)，第一模具(1)和第二模具(2)外表面设置有脚手架(7)，桩体(8)经浇筑后位于第一模具(1)、第二模具(2)和双拼角铝(6)之间所形成的空间内，桩体(8)下端设置有压力底座(9)。

2.根据权利要求1所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述模具固定底座(4)还包括竖直卡榫(402)，模具固定底座(4)上开设有第一凹槽(401)，第一模具(1)外表壁与第一凹槽(401)侧表壁相接触，竖直卡榫(402)的下端固定在第一凹槽(401)的中心处，双拼角铝(6)伸入第一模具(1)后套设在竖直卡榫(402)上，模具固定底座(4)采用钢板焊接而成。

3.根据权利要求1所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述固定扣件(5)还包括连接块(502)，固定扣件(5)上开设有第二凹槽(501)，第二模具(2)的外表壁与第二凹槽(501)侧表壁相接触，第二凹槽(501)贯穿固定扣件(5)上下表面，连接块(502)通过连接板固定在第二凹槽(501)的侧壁上，且连接块(502)位于第二凹槽(501)的中心处，连接块(502)采用薄钢板焊接而成。

4.根据权利要求1所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述双拼角铝(6)由两根角铝焊接而成，应变片(602)对称粘贴在两根角铝内侧。

5.根据权利要求4所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述双拼角铝(6)上端开设有引线孔(601)。

6.根据权利要求1所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述脚手架(7)底部固定在地面上，脚手架(7)还包括架体固定圆盘(701)、桩体固定圆盘(702)和水平杆(703)，架体固定圆盘(701)固定在脚手架(7)表面上，桩体固定圆盘(702)固定在第一模具(1)和第二模具(2)上，第一模具(1)和第二模具(2)与桩体固定圆盘(702)通过嵌套方式固定，桩体固定圆盘(702)与架体固定圆盘(701)之间、不同脚手架(7)上的架体固定圆盘(701)之间均通过水平杆(703)进行连接，水平杆(703)与桩体固定圆盘(702)、架体固定圆盘(701)均通过插销可拆连接。

7.根据权利要求1所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述压力底座(9)包括承台(901)和压力传感器(903)，承台(901)上固定有盖板(902)，桩体(8)的下端固定在盖板(902)内，且桩体(8)外表壁与盖板(902)内壁相接触，压力传感器(903)固定在承台(901)和盖板(902)之间，桩体(8)底部与压力传感器(903)相接触。

8.根据权利要求7所述的一种空心模型桩及其浇筑装置，其特征在于，所述压力传感器(903)外表面包裹有防水薄膜。

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