CN218508517U - 一种多功能桩基模型试验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能桩基模型试验箱，包括箱体框架、可视化模型箱、反力架、活动反力梁，箱体框架左侧上部装有定滑轮；可视化模型箱由前侧、后侧、左侧、右侧、底板组成，其中前侧为有机玻璃板，后侧、左侧、右侧、底板为钢板，右侧沿竖向等分为四块组合板；反力架与箱体框架焊接为一体，反力架上部设置活动反力梁，活动反力梁分为竖向加载反力梁和抗拔反力梁；竖向加载反力梁一端开设螺栓孔，两端设有角钢；抗拔反力梁中部和一端分别装有定滑轮。本实用新型设备简单、拆卸方便、成本低、功能全，能模拟桩基水平加载、竖向加载及抗拔等多种工况，并可通过前侧有机玻璃板直接观察桩基在竖向荷载作用下桩周土体变形及破坏形态。

Description

一种多功能桩基模型试验箱

技术领域

本实用新型属于地基基础工程室内模型试验技术领域，尤其涉及一种多功能桩基模型试验箱。

背景技术

随着我国社会经济的发展，交通基础设施及高层建筑不断兴建，桩基础因其承载力高、结构简单、适用性强、施工简单等优点而被广泛应用。桩基在使用过程中不仅会受到竖向荷载，还会受到一定的水平荷载作用，在地下室的抗浮桩、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础等还会受到轴向拉力的作用。

桩基原位试验需耗费大量的人力、物力和财力，试验结果会受到现场复杂环境的影响，并且试验具有不可重复性。同时由于桩基属于隐蔽工程，无法观察桩基在受到外界荷载作用下桩土之间的作用变形及破坏形态。因此，桩基的室内模型试验成为了研究桩基承载性能便捷手段。然而，目前的模型试验箱大多只能进行单一的水平承载力、竖向承载力或者抗拔力试验，模型箱利用率较低。并且在模型箱内多根单桩同时进行试验时，活动反力梁需整体移动，螺栓拆卸较为麻烦。因此，亟需一种集水平承载力、竖向承载力、抗拔力和桩土变形可视化于一体的桩基模型试验模型箱。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种多功能桩基模型试验箱。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多功能桩基模型试验箱，包括箱体框架、可视化模型箱、反力架、活动反力梁，所述箱体框架由等边角钢焊接而成，且所述箱体框架围绕在可视化模型箱外部，所述箱体框架左侧上部装有定滑轮，所述可视化模型箱由前侧、后侧、左侧、右侧、底板组成，且其中前侧为有机玻璃板，后侧、左侧、右侧、底板为钢板，且右侧沿高度等分为四块组合板，所述反力架与箱体框架焊接为一体，所述反力架上方设置活动反力梁，所述活动反力梁分为竖向加载反力梁和抗拔反力梁，所述竖向加载反力梁一端开设螺栓孔，所述竖向加载反力梁两端设有L形角钢，所述抗拔反力梁中部和一端分别装有定滑轮二。

进一步的，所述箱体框架由多根纵横相交的等边角钢焊接而成，所述箱体框架四周设置若干条横向角钢加劲肋，所述箱体框架左侧最上层角钢外侧焊接两块三角钢板，且三角钢板上安装一个定滑轮，使用时钢绞线一端连接桩顶，另一端水平通过该左侧定滑轮转向竖直向下后连接加载砝码。

进一步的，所述可视化模型箱左侧、右侧、后侧为钢板，且前侧为厚度15mm的有机玻璃板，所述有机玻璃板通过螺栓固定在箱体框架上。

进一步的，所述有机玻璃板表面设置有刻度线，所述有机玻璃板与桩基的接触面处涂抹凡士林，使用时半桩紧贴前侧有机玻璃板内侧。

进一步的，所述可视化模型箱右侧钢板沿竖向等分为4块组合板，每块板左右两侧各开一孔，且均通过螺栓与箱体框架连接。

进一步的，所述反力架为门式框架，且前后两侧各设置一个，所述反力架与箱体框架焊接为一体。

进一步的，所述竖向加载反力梁两端设有L形角钢，其中一端开设螺栓孔，所述L形角钢分别通过螺栓和焊接和竖向加载反力梁连接，通过L形角钢将竖向加载反力梁固定到反力架上，并可沿反力架自由移动和拆卸。

进一步的，所述抗拔反力梁由两根相距为3cm的平行槽钢组成，其一端与后侧反力架上部齐平，另一端伸出前侧反力架上部15cm，所述抗拔反力梁后侧底部、中部中心、前侧中心分别开设螺栓孔，分别与L形角钢和定滑轮二连接，所述抗拔反力梁通过与前后侧反力架接触处设置的L形角钢固定到反力架上，并可沿反力架自由移动和拆卸。使用时钢绞线一端通过卡箍连接桩顶，竖直向上，通过抗拔反力梁中部定滑轮二后转向水平，通过前侧定滑轮二后转向竖直向下后连接加载砝码。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，活动反力梁可自由移动且拆卸方便，可模拟桩基水平加载、竖向加载及抗拔等多种试验工况；活动反力梁可沿反力架自由移动，也使得模型箱内可同时进行多组试验，极大地提高了模型箱的利用率；右侧板沿高度等分为4块组合板，可自由拆卸，极大地方便了填土和出土，减小了工作量；进行桩基承载特性试验时，可使用半桩紧贴前侧有机玻璃板，通过前侧有机玻璃板可以观察到试验过程中桩土变形及土体的破坏形态，实现了试验过程的可视化，试验结果更为直观。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的侧视结构示意图。

图3为本实用新型的活动反力梁结构示意图。

图4为本实用新型的局部放大结构示意图。

图5为本使用新型的竖向加载反力梁结构示意图。

图中：1箱体框架、2可视化模型箱、3反力架、4活动反力梁、5定滑轮、6竖向加载反力梁、7抗拨反力梁、8螺栓孔、9L形角钢、10定滑轮二、11有机玻璃板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

实施例：

参见附图1-5所示，一种多功能桩基模型试验箱，包括箱体框架1、可视化模型箱2、反力架3、活动反力梁4，所述箱体框架1由等边角钢焊接而成，且所述箱体框架1围绕在可视化模型箱2外部，所述箱体框架1左侧上部装有定滑轮5，所述可视化模型箱2由前侧、后侧、左侧、右侧、底板组成，且其中前侧为有机玻璃板，后侧、左侧、右侧、底板为钢板，且右侧沿高度等分为四块组合板，所述反力架3与箱体框架1焊接为一体，所述反力架3上方设置活动反力梁4，所述活动反力梁4分为竖向加载反力梁6和抗拔反力梁7，所述竖向加载反力梁6一端开设螺栓孔8，所述竖向加载反力梁6两端设有L形角钢9，所述抗拔反力梁7中部和一端分别装有定滑轮二10。

进一步的，所述箱体框架1由多根纵横相交的等边角钢焊接而成，所述箱体框架1四周设置若干条横向角钢加劲肋，所述箱体框架1左侧最上层角钢外侧焊接两块三角钢板，且三角钢板上安装一个定滑轮5，使用时钢绞线一端连接桩顶，另一端水平通过该左侧定滑轮5转向竖直向下后连接加载砝码。

进一步的，所述可视化模型箱2左侧、右侧、后侧为钢板，且前侧为厚度15mm的有机玻璃板11，所述有机玻璃板11通过螺栓固定在箱体框架1上。

进一步的，所述有机玻璃板11表面设置有刻度线，所述有机玻璃板11与桩基的接触面处涂抹凡士林，使用时半桩紧贴前侧有机玻璃板11内侧。

进一步的，所述可视化模型箱2右侧钢板沿竖向等分为4块组合板，每块板左右两侧各开一孔，且均通过螺栓与箱体框架1连接。

进一步的，所述反力架3为门式框架，且前后两侧各设置一个，所述反力架3与箱体框架1焊接为一体。

进一步的，所述竖向加载反力梁6两端设有L形角钢9，其中一端开设螺栓孔8，所述L形角钢9分别通过螺栓和焊接和竖向加载反力梁6连接，通过L形角钢9将竖向加载反力梁6固定到反力架3上，并可沿反力架3自由移动和拆卸。

进一步的，所述抗拔反力梁7由两根相距为3cm的平行槽钢组成，其一端与后侧反力架3上部齐平，另一端伸出前侧反力架3上部15cm，所述抗拔反力梁7后侧底部、中部中心、前侧中心分别开设螺栓孔8，分别与L形角钢9和定滑轮二10连接，所述抗拔反力梁7通过与前后侧反力架3接触处设置的L形角钢9固定到反力架3上，并可沿反力架3自由移动和拆卸。使用时钢绞线一端通过卡箍连接桩顶，竖直向上，通过抗拔反力梁7中部定滑轮二10后转向水平，通过前侧定滑轮二10后转向竖直向下后连接加载砝码。

在使用时：在试验过程中，分层填土、压实，根据填土的高度安装右侧组合钢板，采用压入式或者埋置式将模型桩埋入土体中的预定位置。进行抗拔桩试验时，在模型桩桩顶设置一个卡箍，钢绞线一端通过卡箍固定在模型桩桩顶，钢绞线另一端先竖直向上通过抗拔反力梁7中部的定滑轮二 10后，转向水平通过抗拔反力梁7端部的定滑轮二10，然后转向竖直向下，在钢绞线末端连接砝码进行加载，并在模型桩桩顶设置百分表以观测模型桩竖向位移。

进行桩基水平承载力试验时，在模型桩桩顶设置一个卡箍，钢绞线一端通过卡箍固定在模型桩桩顶，钢绞线另一端水平引出通过箱体框架1左侧定滑轮5后转向竖直向下，在钢绞线末端连接砝码进行加载，并在模型桩上部位置水平设置百分表以观测模型桩桩顶水平位移。

进行桩基竖向承载力试验时，在模型桩桩顶设置一块加载板，加载板上部左右两侧各设置一个百分表，在加载板中心放置千斤顶，千斤顶顶部顶紧竖向加载反力梁6，以提供竖向荷载。此外，可同时对桩基进行水平和竖向加载。

对桩基受荷过程进行可视化研究时，在有机玻璃板11内侧涂抹凡士林，以消除半桩与有机玻璃板11之间的摩擦力，将半桩紧贴有机玻璃板11内侧埋入土中，用千斤顶进行竖向加载，半桩及桩周土在竖向荷载的作用下会发生变形，可通过有机玻璃板11直观地观察到试验过程中桩土变形及土体的破坏形态。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种多功能桩基模型试验箱，包括箱体框架（1）、可视化模型箱（2）、反力架（3）、活动反力梁（4），其特征在于：所述箱体框架（1）由等边角钢焊接而成，且所述箱体框架（1）围绕在可视化模型箱（2）外部，所述箱体框架（1）左侧上部装有定滑轮（5），所述可视化模型箱（2）由前侧、后侧、左侧、右侧、底板组成，且其中前侧为有机玻璃板，后侧、左侧、右侧、底板为钢板，且右侧沿高度等分为四块组合板，所述反力架（3）与箱体框架（1）焊接为一体，所述反力架（3）上方设置活动反力梁（4），所述活动反力梁（4）分为竖向加载反力梁（6）和抗拔反力梁（7），所述竖向加载反力梁（6）一端开设有螺栓孔（8），所述竖向加载反力梁（6）两端设有L形角钢（9），所述抗拔反力梁（7）中部和一端分别装有定滑轮二（10）。

2.根据权利要求1所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述箱体框架（1）由多根纵横相交的等边角钢焊接而成，所述箱体框架（1）四周设置若干条横向角钢加劲肋，所述箱体框架（1）左侧最上层角钢外侧焊接两块三角钢板，且三角钢板上安装一个定滑轮（5）。

3.根据权利要求1所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述可视化模型箱（2）左侧、右侧、后侧为钢板，且前侧为厚度15mm的有机玻璃板（11），所述有机玻璃板（11）通过螺栓固定在箱体框架（1）上。

4.根据权利要求3所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述有机玻璃板（11）表面设置有刻度线。

5.根据权利要求3所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述可视化模型箱（2）右侧钢板沿竖向等分为4块组合板，每块板左右两侧各开一孔，且均通过螺栓与箱体框架（1）连接。

6.根据权利要求1所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述反力架（3）为门式框架，且前后两侧各设置一个，所述反力架（3）与箱体框架（1）焊接为一体。

7.根据权利要求1所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述竖向加载反力梁（6）两端设有L形角钢（9），其中一端开设螺栓孔（8），所述L形角钢（9）分别通过螺栓和焊接和竖向加载反力梁（6）连接。

8.根据权利要求1所述一种多功能桩基模型试验箱，其特征在于：所述抗拔反力梁（7）由两根相距为3cm的平行槽钢组成，其一端与后侧反力架（3）上部齐平，另一端伸出前侧反力架（3）上部15cm，所述抗拔反力梁（7）后侧底部、中部中心、前侧中心分别开设螺栓孔（8），分别与L形角钢（9）和定滑轮二（10）连接，所述抗拔反力梁（7）通过与前后侧反力架（3）接触处设置的L形角钢（9）固定到反力架（3）上。

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