CN211816479U - 一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，包括固定装置、加载装置、应变片以及采集装置；固定装置包括两个承台以及两个夹具，夹具包括上夹持部和下夹持部，上夹持部和下夹持部用于从沿左右向延伸的待试验件上下两侧进行夹持，上夹持部与下夹持部可拆卸连接，以将待试验件左右两端分别可拆卸固定于两个夹具内，两个夹具分别固定于两个承台上，以使待试验件中部悬空设置；加载装置的加压部与待试验件中部相对，对待试验件中部施加向下的压力，应变片贴在待试验件的管桩和锁扣表面，采集装置与应变片连接，用于测量管桩和锁扣的应变。本实用新型提出的技术方案可研究待试验件的整体横向刚度、锁扣和待试验件的极限抗弯强度。

Description

一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置

技术领域

本实用新型涉及地下工程技术领域，尤其涉及一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置。

背景技术

我国城市化进程速度不断加快，高层建筑工程、地铁车站建设、空防工程、隧道工程、矿山地下工程等都出现了大量临时围护工程，管桩由于机械化施工速度快，扰动小，可重复利用等优点，已经成为一种被广泛认可的围护形式。同时为了增强管桩围护结构的抗渗性能，解决地下水对施工带来的困扰，各种的锁扣应运而生，组成了现有的管桩围护体系。然而现有的待试验件试验装置多倾向于将待试验件管桩作为试验对象，而不考虑管桩与锁扣的变形差异引起的锁扣相互作用对围护体系的影响，且现有的试验装置多为测试围护体系抗压性能，少有研究围护体系抗弯性能的装置。而在实际工况中管桩与锁扣的非协调弯曲变形，导致锁扣处发生渗漏，从而对施工造成不利影响。因此急需一种既能研究锁扣变形又能测试管桩围护结构抗弯性能的试验装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，旨在研究待试验件的整体横向刚度、锁扣和待试验件的极限抗弯强度。

本实用新型的实施例提供一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，包括固定装置、加载装置、应变片以及采集装置；

所述固定装置包括两个承台以及两个夹具，所述夹具包括上夹持部和下夹持部，所述上夹持部和所述下夹持部用于从沿左右向延伸的待试验件上下两侧进行夹持，所述上夹持部与所述下夹持部可拆卸连接，以将所述待试验件左右两端分别可拆卸固定于两个所述夹具内，两个所述夹具分别固定于两个所述承台上，以使所述待试验件中部悬空设置；

所述加载装置的加压部用于与所述待试验件中部相对，对所述待试验件中部施加向下的压力，所述应变片用于贴在所述待试验件的管桩和锁扣表面，所述采集装置与所述应变片连接，用于测量管桩和锁扣的应变。

进一步地，所述上夹持部底部向上凹陷形成与所述待试验件顶部相适配的上凹槽，所述下夹持部顶部向下凹陷形成与所述待试验件底部相适配的下凹槽，所述上凹槽与所述下凹槽形成避让所述待试验件的让位空间，以使所述上夹持部底部与所述下夹持部顶部相抵接；和/或，

所述围护管桩和地下管幕力学性能试验装置包括多个夹具，所述夹具可拆卸安装于所述承台上，多个所述夹具的尺寸不同，用于与不同大小的所述待试验件相适配。

进一步地，还包括反力架，所述加载装置可在左右向移动安装于所述反力架上。

进一步地，还包括安装梁以及安装板，所述安装梁沿左右向延伸，固定于所述反力架上，所述安装梁上设有多个在左右向间隔设置的安装孔，所述安装板上设有第一配合孔，所述安装孔与所述第一配合孔通过固定螺栓连接，所述加载装置固定于所述安装板上。

进一步地，还包括，所述安装孔为条形孔，且沿左右向延伸；和/或，

所述安装梁上贯穿设有穿孔，所述穿孔用于所述加载装置穿过，所述安装梁位于所述穿孔的前后两侧均设有多个所述安装孔，所述安装板沿前后向延伸，所述安装板前后两端贯穿有所述第一配合孔，所述安装板的第一配合孔分别与一所述安装孔通过所述固定螺栓固定。

进一步地，所述加载装置包括加压机构、传力杆以及加压块；所述加压块顶部通过所述传力杆与所述加压机构相连，所述加压块底部用于与所述待试验件顶部相抵接，所述加压块在前后向的宽度大于或等于所述待试验件在前后向的宽度。

进一步地，所述加压块包括两个沿前后向延伸呈条状设置的左加压条和右加压条，所述左加压条和所述右加压条之间通过连接杆连接，所述连接杆顶部与所述传力杆下端连接，所述左加压条和所述右加压条在前后向的宽度大于或等于所述待试验件在前后向的宽度。

进一步地，所述左加压条和所述右加压条底部向上凹陷设有与所述待试验件顶部相适配的配合凹槽。

进一步地，包括多个加压块，所述加压块与所述传力杆下端可拆卸连接，多个所述加压块的尺寸不同，用于与不同大小的所述待试验件相适配。

进一步地，所述加压机构为千斤顶，所述传力杆上端与所述千斤顶螺纹连接，所述传力杆下端与所述加压块螺纹连接。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、现有的试验装置只研究单个管桩的横向刚度，而对于待试验件组合结构只将各个部件的刚度相加再根据经验乘以一个系数，无法精确的计算出管桩与锁扣之间的相互作用对待试验件横向刚度的影响，本实用新型可以通过测试，可得到具有管桩和锁扣的待试验件的整体横向刚度，使围护设计的参数更加准确。

2、现有的试验装置在研究管桩时，往往将管桩作为主要研究对象，而忽视了锁扣的变形，而实际工程中又往往是锁扣与管桩的非协调变形导致发生渗水等一系列问题。本实用新型可以准确的测试出在不同荷载下锁扣的变形程度和锁扣的极限抗弯强度，为现场施工提供更加准确的数据支撑。

3、现有的试验装置往往只测试单根管桩的极限抗弯强度，而不考虑锁扣的相互作用对待试验件整体的极限抗弯强度的影响，不同的带锁扣管桩围护体系对应着不同的施工成本，本实用新型可以测试出不同管桩和不同锁扣形成的待试验件的极限抗弯强度与造价之比，得到最优性价比的待试验件。

附图说明

图1是待试验件安装于本实用新型提供的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中反力架和底座的结构示意图；

图4是图1中加压块的结构示意图；

图5是图1中加压机构、安装梁和安装板一视角的结构示意图；

图6是图1中加压机构、安装梁和安装板另一视角的结构示意图；

图7是图6中B处的放大示意图。

图中：待试验件100、管桩101、锁扣102、固定装置1、承台11、夹具12、上夹持部12a、下夹持部12b、上凹槽12c、下凹槽12d、加载装置2、加压机构21、传力杆22、加压块23、左加压条23a、右加压条23b、连接杆23c、配合凹槽23d、反力架3、立柱31、第一定位孔31a、横梁32、底座4、安装梁5、安装孔51、穿孔52、安装板6、第一配合孔61、固定螺栓7、定位螺栓71、控制机箱8、计算机9。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参见图1和图2，本实用新型提供的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，可以分别以围护管桩和地下管幕为试验对象，由于地下管幕的结构和围护管桩的结构相似，下文中将围护管桩或地下管幕称为待试验件，待试验件100包括多个在前后向并行设置的管桩101、多个管桩101沿左右向延伸，相邻管桩101之间通过锁扣102连接。本实用新型的实施例提供的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，包括固定装置1、加载装置2、应变片以及采集装置。

所述固定装置1包括两个承台11以及两个夹具12，所述夹具12包括上夹持部12a和下夹持部12b，所述上夹持部12a和所述下夹持部12b用于从沿左右向延伸的待试验件100上下两侧进行夹持，所述上夹持部12a与所述下夹持部12b可拆卸连接(本实施例中，上夹持部12a和下夹持部12b的连接方式为螺纹连接)，以将所述待试验件100左右两端分别可拆卸固定于两个所述夹具12内，两个所述夹具12分别固定于两个所述承台11上，以使所述待试验件100中部悬空设置。可以理解的是，两个承台11可以为相互独立设置，也可以为同一装置上的两个承重部，在此不做具体限定。

所述加载装置2的加压部用于与所述待试验件100中部相对，对所述待试验件100中部施加向下的压力，所述应变片用于贴在所述待试验件100的管桩101和锁扣102表面，所述采集装置与所述应变片连接，用于测量管桩101和锁扣102的应变。

本实用新型提出的技术方案，通过利用夹具12将待试验件100两端固定于承台11上，利用加载装置2对待试验件100施以向下的压力，在待试验件100受力的同时，利用采集装置和应变片测试管桩101和锁扣102的应变。在加载过程中，首先对待试验件100进行预加载，初步得到管桩101大致的极限承载力范围，然后对待试验件100进行逐级加载，直至管桩101达到塑性变形或者断裂视为破坏，并记录逐级加载下管桩101与锁扣102的变形数据。

现有的试验装置只研究单个管桩101的横向刚度，而对于待试验件100组合结构只将各个部件的刚度相加再根据经验乘以一个系数，无法精确的计算出管桩101与锁扣102之间的相互作用对待试验件100横向刚度的影响，本实用新型可以通过测试，可得到具有管桩101和锁扣102的待试验件100的整体横向刚度，使围护设计的参数更加准确。

现有的试验装置在研究管桩101时，往往将管桩101作为主要研究对象，而忽视了锁扣102的变形，而实际工程中又往往是锁扣102与管桩101的非协调变形导致发生渗水等一系列问题。本实用新型可以准确的测试出在不同荷载下锁扣102的变形程度和锁扣102的极限抗弯强度，为现场施工提供更加准确的数据支撑。

进一步地，请继续参见图2，所述上夹持部12a底部向上凹陷形成与所述待试验件100顶部相适配的上凹槽12c，所述下夹持部12b顶部向下凹陷形成与所述待试验件100底部相适配的下凹槽12d，所述上凹槽12c与所述下凹槽12d形成避让所述待试验件100的让位空间，以使所述上夹持部12a底部与所述下夹持部12b顶部相抵接，可增强夹具12对待试验件100夹持的稳定性，使得在加载过程中待试验件100不会有过大位移导致对实验结果造成较大误差。

本实施例中，请参参见图1和图3，试验装置还包括反力架3和底座4，加载装置2固定于所述反力架3上，所述反力架3和所述承台11均固定于所述底座4上，可提高试验装置的集成度，避免加载装置2与待试验件100之间发生相对位置，增强试验的精确度。所述加载装置2可在左右向移动安装于所述反力架3上，可对待试验件100的不同部位施力。具体的，请参见图1、图5至图7，试验装置还包括安装梁5以及安装板6，所述安装梁5沿左右向延伸，固定于所述反力架3上，安装梁5与反力架5之间为螺栓连接，所述安装梁5上设有多个在左右向间隔设置的安装孔51，所述安装板6上设有第一配合孔61，所述安装孔51与所述第一配合孔61通过固定螺栓7连接，所述加载装置2固定于所述安装板6上，通过利用固定螺栓7将第一配合孔61与不同安装孔51进行固定，以实现将加载装置2在左右向移动，通过在左右向移动安装板6，可对待试验件100的不同部位施力。

本实施例中，所述安装梁5上贯穿设有穿孔52，所述穿孔52用于所述加载装置2穿过，所述安装梁5位于所述穿孔52的前后两侧均设有多个所述安装孔51。本实施例中，安装板6设有两个，分别与加载装置2相对的两侧固定连接，两个安装板6均沿前后向延伸，安装板6前后两端贯穿有所述第一配合孔61，每一安装板6的第一配合孔61分别与一安装孔51通过固定螺栓7固定，可增强加载装置2安装于安装梁5上的稳定性。所述安装孔51为条形孔，且沿左右向延伸，通过更换安装孔51来移动加压机构21的位置，确定好大致位置后，再通过在条形孔内移动对安装板6进行微调。

进一步地，所述加载装置2包括加压机构21、传力杆22以及加压块23，所述加压块23顶部通过所述传力杆22与所述加压机构21相连，所述加压块23底部用于与所述待试验件100顶部相抵接，加压块23形成所述加载装置2的加压部，所述加压块23在前后向的宽度大于或等于所述待试验件100在前后向的宽度。加压块23底部与待试验件100贴合，可更好地模拟土体环境下待试验件的受力性能，使得待试验件的管桩101与锁扣102可以同时均匀承受同样大小的外荷载。现在市面上的加载装置2均是把力施加给管桩101，管桩101变形再带动锁扣102变形，锁扣102没有直接承受外荷载，这与实际工程是不符合的。本实用新型可以使管桩101与锁扣102同时承受同样大小的力，更加合理，实验数据更加精确。

具体的，请参见图4，所述加压块23包括两个沿前后向延伸呈条状设置的左加压条23a和右加压条23b，所述左加压条23a和所述右加压条23b之间通过连接杆23c连接，所述连接杆23c顶部与所述传力杆22下端连接，所述左加压条23a和所述右加压条23b在前后向的宽度大于或等于所述待试验件100在前后向的宽度。本实施例中，所述左加压条23a和所述右加压条23b底部向上凹陷设有与所述待试验件100顶部相适配的配合凹槽23d，使得加压机构21施加的荷载可以以均布荷载的形式同时均匀地施加在待试验件100管桩101与锁扣102上，同时增强在加载过程中的稳定性。

加压机构21可以为气缸、油缸等，本实施例中，加压机构21为千斤顶，加压机构21与控制机箱8和计算机9连接，可逐级为待试验件100提供外力。传力杆22上端与加压机构21螺纹连接，下端与加压块23螺纹连接，通过旋转传力杆22和加压块23，可以对加压块23在上下向的位置进行调节，从而使加压块23与待试验件100顶部相抵接，通过控制机箱8设置加压机构21向下逐级加载。

进一步地，试验装置包括多个加压块23和多个夹具12，多个所述加压块23的尺寸不同，所述加压块23与所述传力杆22下端可拆卸连接，便于对加压块23进行更换，用于与不同大小的所述待试验件100相适配。所述夹具12可拆卸安装于所述承台11上，本实施例中连接方式为螺纹连接，多个所述夹具12的尺寸不同，用于与不同大小的所述待试验件100相适配。

本实施例中的加压机构21为千斤顶，由于千斤顶的伸缩距离很小，为了满足不同待试验件100的需求，横梁32设置为可在上下向移动安装于所述反力架3上，从而调节加压块23在上下向的位置。本实施例中，反力架3由立柱31和横梁32组成，相邻两立柱31之间通过横梁32连接，立柱31和横梁32之间通过螺栓进行连接，反力架3的大下可根据试验需求自行更改，搭建简单，价格低廉，稳定性强。至少两个横梁32可上下向移动安装于立柱31上，具体的，与该两个横梁32连接的立柱31在上下向设有多个第一定位孔31a，可上下移动的横梁32两端设有第二配合孔(图中未标注)，所述第二配合孔与所述第一定位孔31a通过定位螺栓71连接。本实施例中，反力架3包括四个立柱31和四个横梁32，四个立柱31上均设有第一定位孔31a，多个第一定位孔31a在上下向均匀间隔分布，四个横梁32两端均设有第二配合孔，安装梁5两端可固定于前后两个横梁32或左右两个横梁32上。通过第一定位孔31a与第二配合孔的配合，可大致确定加压板的位置，通过旋转传力杆22和加压块23，可以对加压块23在上下向的位置进行微调，使得加压块23与待试验件100相抵接，从而适用于不同桩径的待试验件100。

围护管状包括管桩101和锁扣102，锁扣102的形式有多种，管桩101的直径可根据需要设置，现有的试验装置往往只测试单根管桩101的极限抗弯强度，而不考虑锁扣102的相互作用对待试验件100整体的极限抗弯强度的影响，不同的带锁扣102的管桩101围护体系对应着不同的施工成本，本实用新型可针对不同的锁扣102形状与管桩101的桩径可以更换对应形状的夹具12与加压板，增加了测量结构的准确性，可以测试出不同管桩101和不同锁扣102形成的待试验件100的极限抗弯强度与造价之比，得到最优性价比的待试验件100。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，包括固定装置、加载装置、应变片以及采集装置；

所述固定装置包括两个承台以及两个夹具，所述夹具包括上夹持部和下夹持部，所述上夹持部和所述下夹持部用于从沿左右向延伸的待试验件上下两侧进行夹持，所述上夹持部与所述下夹持部可拆卸连接，以将所述待试验件左右两端分别可拆卸固定于两个所述夹具内，两个所述夹具分别固定于两个所述承台上，以使所述待试验件中部悬空设置；

所述加载装置的加压部用于与所述待试验件中部相对，对所述待试验件中部施加向下的压力，所述应变片用于贴在所述待试验件的管桩和锁扣表面，所述采集装置与所述应变片连接，用于测量管桩和锁扣的应变。

2.如权利要求1所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，所述上夹持部底部向上凹陷形成与所述待试验件顶部相适配的上凹槽，所述下夹持部顶部向下凹陷形成与所述待试验件底部相适配的下凹槽，所述上凹槽与所述下凹槽形成避让所述待试验件的让位空间，以使所述上夹持部底部与所述下夹持部顶部相抵接；和/或，

所述围护管桩和地下管幕力学性能试验装置包括多个夹具，所述夹具可拆卸安装于所述承台上，多个所述夹具的尺寸不同，用于与不同大小的所述待试验件相适配。

3.如权利要求1所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，还包括反力架，所述加载装置可在左右向移动安装于所述反力架上。

4.如权利要求3所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，还包括安装梁以及安装板，所述安装梁沿左右向延伸，固定于所述反力架上，所述安装梁上设有多个在左右向间隔设置的安装孔，所述安装板上设有第一配合孔，所述安装孔与所述第一配合孔通过固定螺栓连接，所述加载装置固定于所述安装板上。

5.如权利要求4所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，还包括，所述安装孔为条形孔，且沿左右向延伸；和/或，

所述安装梁上贯穿设有穿孔，所述穿孔用于所述加载装置穿过，所述安装梁位于所述穿孔的前后两侧均设有多个所述安装孔，所述安装板沿前后向延伸，所述安装板前后两端贯穿有所述第一配合孔，所述安装板的第一配合孔分别与一所述安装孔通过所述固定螺栓固定。

6.如权利要求1所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，所述加载装置包括加压机构、传力杆以及加压块；所述加压块顶部通过所述传力杆与所述加压机构相连，所述加压块底部用于与所述待试验件顶部相抵接，所述加压块在前后向的宽度大于或等于所述待试验件在前后向的宽度。

7.如权利要求6所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，所述加压块包括两个沿前后向延伸呈条状设置的左加压条和右加压条，所述左加压条和所述右加压条之间通过连接杆连接，所述连接杆顶部与所述传力杆下端连接，所述左加压条和所述右加压条在前后向的宽度大于或等于所述待试验件在前后向的宽度。

8.如权利要求7所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，所述左加压条和所述右加压条底部向上凹陷设有与所述待试验件顶部相适配的配合凹槽。

9.如权利要求6至8中任意一项所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，包括多个加压块，所述加压块与所述传力杆下端可拆卸连接，多个所述加压块的尺寸不同，用于与不同大小的所述待试验件相适配。

10.如权利要求6至8中任意一项所述的围护管桩和地下管幕力学性能试验装置，其特征在于，所述加压机构为千斤顶，所述传力杆上端与所述千斤顶螺纹连接，所述传力杆下端与所述加压块螺纹连接。

Images