CN218765897U - 一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，包括桩基、承台、第一岩土层、第二岩土层、拼接模块、承载体、断裂带、竖向升降结构；所述第一岩土层和第二岩土层之间设置断裂带，所述断裂带设置在第一岩土层或第二岩土层上，设置断裂带的第一岩土层或第二岩土层的底部设置承载体，没有设置断裂带的第一岩土层或第二岩土层的底部设置竖向升降结构，所述第一岩土层和第二岩土层的顶部设置桩基，所述桩基上设置承台，所述断裂带包括拼接模块。能够准确模拟地震及震后不同产状断裂带对桩基影响，提高桩基承载特性计算的准确性。

Description

一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置

技术领域

本实用新型涉及地震模拟试验领域，具体为一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置。

背景技术

我国是全球大陆地震最频繁、地震灾害最严重的国家。地震对于基础设施的风险不可忽视，桥梁作为交通要塞往往在地震中受灾严重，且地震中的桥梁破坏绝大多数是桩基受损破坏导致的。某些桥梁桩基综合考虑各种因素后需建立在断裂带处，断裂带强度低、产状各异、地震中易发生错动，不同产状的断裂带在地震中对桩基会产生不同的影响，故在断裂带建设桥梁桩基时需要准确的分析计算才能确保施工安全。模型试验可准确反应原型受力变形状况，能否准确模拟断裂带的产状是模型试验能否真实反应桩基受力特性的关键，但现有技术仅采用整块钢板对断裂带性产状模拟，由于钢板刚性较大，必须保持断裂带为一平直状态，而实际勘察过程中断裂带则皆为凹凸状态，仅靠一块钢板不能模拟断带具体形态，故亟需一种可对不同产状断裂带模拟的实验装置。因此，目前的模型试验装置都不能准确模拟断裂面的产状及其错动。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置；能够准确模拟地震及震后不同产状断裂带对桩基影响，提高桩基承载特性计算的准确性。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，包括桩基、承台、第一岩土层、第二岩土层、承载体、拼接模块、断裂带、竖向升降结构；所述第一岩土层和第二岩土层之间设置断裂带，所述断裂带设置在第一岩土层或第二岩土层上，设置断裂带的第一岩土层或第二岩土层的底部设置承载体，没有设置断裂带的第一岩土层或第二岩土层的底部设置竖向升降结构，所述第一岩土层和第二岩土层的顶部设置桩基，所述桩基上设置承台，所述断裂带包括拼接模块。

进一步的，所述竖向升降结构包括竖向升降台和竖向升降台面，所述竖向升降台面通过弹性连接件和第一岩土层或第二岩土层连接，所述竖向升降台面的另一面连接竖向升降台。

进一步的，所述竖向升降台内设置升降装置，所述升降装置包括电机和升降架，所述电机连接升降架，所述升降架和竖向升降台面连接。

进一步的，所述承载体采用混凝土块。

进一步的，所述弹性连接件采用弹簧。

进一步的，所述拼接模块包括拼接板块，所述拼接模块内设置有多个拼接板块，多个拼接板块拼接构成拼接模块。

进一步的，所述拼接板块采用块状板块。

进一步的，所述第一岩土层、第二岩土层、承载体和竖向升降结构外设置模型箱。

进一步的，所述块状板块的下方均设置有弹性连接件。

进一步的，所述块状板块之间采用铰接的方式进行连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，本装置的设置上通过竖向升降结构以及断裂带的模拟，保证了错动实验的发生，并且，在断裂带上增设了拼接模块，能够通过调节拼接模块使其更接近断裂带的真实产状，从而做到了对不同断裂带的模拟。

进一步的，在本装置中通过弹性连接件实现对错动结构的竖向模拟，并通过该结构实现了沉降模拟；同时，拼接板块能够针对不同产状的错动进行模拟，能够有效的增加适用性；本装置外部加装模型箱，通过模型箱的设置能够极大的方便模拟试验装置的实验。

进一步的，将断裂带产状设为拼接式，可根据现场的调查的断裂带产状，调整拼接式板状的拼接角度等更真实的模拟不同产状的断裂带，桩基应力应变更接近真实情况；同时，通过弹性连接件模拟地震过程中断裂带的相对位移，具体的，采用弹簧可模拟断裂带在地震过程中的震动过程，弹簧材料及参数可根据实际情况选取，通过调节弹簧材料改变其劲度系数改变其力学性能，亦可调节弹簧参数如内径、外径、弹簧直径等参数改变弹簧振动性能；结构简单、容易操作、造价较低、维修简单、同一模型可进行多次振动试验。

进一步的，利用竖向升降结构控制震动结束后断裂带两边岩土层错动，可以通过调控升降得到其精确值，可根据实际工况，得到桥梁桩基的承载特性，从而对桥梁结构整体可靠性进行分析，并且，块状板块的下方均设置有弹性连接件，所述块状板块使弹性件的受力更为均匀，能够更好的模拟实际工程情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的沉降前内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的沉降后内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的断裂带内部结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的断裂带内部拼接模块结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的竖向升降结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置的竖向升降台内部示意图；

图中：模型箱1、混凝土块3、拼接板块4、弹簧5、竖向升降台6、竖向升降台面7、桩基8、承台9、第一岩土层21、第二岩土层22、竖向升降架61。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例1：

本实用新型提供了一种模拟不同产状断裂带错动时桩基承载力的模型试验装置，包括第一岩土层21和第二岩土层22，所述第一岩土层21和第二岩土层22之间设置有断裂带。所述第一岩土层21和第二岩土层22上设置有桩基8预留孔，预留孔内用于设置桩基8，所述桩基8设置有多个，所述桩基8阵列设置在第一岩土层21和第二岩土层22上，所述桩基8上设置承台9；所述第一岩土层21下端设置有承载体；所述第二岩层岩土体22下部设有竖向升降结构，所述竖向升降结构包括竖向升降台6和竖向升降台面7，所述竖向升降台6内设置有带动竖向升降台面运动的电机，所述电机连接有竖向升降架，通过电机带动竖向升降架带动升降台6竖向位移。

所述第一岩土层21和竖向升降台面7通过多个弹性连接件连接，所述弹簧材料及参数可根据实际情况选取，通过调节弹簧材料改变其劲度系数改变其力学性能，亦可调节弹簧参数如内径、外径、弹簧直径等参数改变弹簧振动性能。

所述断裂带的拼接模块包括有拼接板块4，本实施例中的拼接板块4由小的正方形板块铰接而成，通过改变拼接模块的结构可改变形状模拟断裂带的产状，所述拼接板块4采用块状板块，通过拼接板块的设置能够有效的提高安装效率，所述块状板块之间采用铰接的方式进行连接，通过铰接构成的拼接板块4设置在第一岩土层21或第二岩土层22。

所述第一岩土层21和第二岩土层22中间设置弹簧5模拟断裂带在地震中的震动过程。所述桩基8上端均与承台9固定连接；所述第一岩土层21、第二岩土层22、竖向升降结构以及承载体均设置在模型箱1中；在本实施例中，所述模型箱1设置为方形结构，所述模型箱1的底部设置为平面，能够保证在振动台上进行试验时保证良好的稳定性。

所述弹性连接件采用弹簧5，所述弹簧5设置有多个，所述弹簧5的分布根据实际的模拟对象决定；所述承载体采用混凝土块3。

本试验装置的在具体的实施时，包括以下步骤：

(1)将试验装置置于振动台上进行振动台模型试验，调节正方形板块的拼接使其形状接近真实断裂带的产状，利用弹性连接件的收缩模拟断裂带在地震中的震动过程，地震震动的过程中，通过在模型桩上粘贴应变片，在电脑检测，读取应变换算成应力，获取测点位置的应力值；

(2)振动完成后，通过控制竖向升降台面的升降，控制断裂带两侧第一岩土层和第二岩土层的错动量，在第一岩土层和第二岩土层错动过程中，读取测点位置应力值；

(3)读取上述步骤的桩基的应力值进行处理，得到试验过程中的桩基竖向承载特性。

本模型试验利用振动台模拟地震过程，并测量仅有振动时的桩基应力值，通过控制竖向升降台面7的位移，模拟两侧岩层错动过程，并测量桩基应力值，得到桥梁桩基的承载特性，能够探明指定沉降量对公路桥梁桩基受力以及变形特性的影响，从而对桥梁结构整体可靠性进行分析。

实施例2：

一种断裂带错动时桩基承载力的模型试验装置，模型箱1、混凝土块3、拼接板块4、弹簧5、竖向升降台6、竖向升降台面7、桩基8、承台9、第一岩土层21、第二岩土层22；

所述进行断裂带发生水平位移时桩基承载力的试验采用如下步骤：

(1)如图2所示，将预制好的内埋桩基8的第二岩土层22置于模型箱1内，根据断裂带产状调整好第二岩土层22产状，根据断裂带产状，调整拼接板块使板块更好贴合第二岩土层22，将弹簧5分别与竖向升降台面7、拼接模块焊接，使得拼接模块、竖向升降台6、弹簧6形成一个整体后置于模型箱1内，随后将预制好的内埋桩基8的第一岩土层21置于拼接模块上；将承台9与各个桩基8焊接使各个桩基联结成一个桩基础。

(2)将整个模型箱1置于振动台上进行振动台模型试验，利用弹簧5不同初始刚度模拟不同断裂带，更真实反应地震时断裂带的性状。

(3)振动完成后，通过控制竖向升降台6来控制竖向升降架带动竖向升降台面7的升降，能够精准控制断裂带两侧岩层相对位移，在两侧岩层产生位移的过程中通过电脑读取桩基8的应力值。

(4)对读取的桩基8的应力值进行处理得到试验过程中的桩基8竖向承载特性。

本装置在实验过程中，通过板块的选取材料及厚度等参数的变换实现实际勘测情况的模拟，选择合适的拼接角度，使得断裂面产状更接近实际情况。使其不但可保持一个相对平直的形态，传递升降台位移，又不至于刚度过大不能传递变形效应，亦可调节倾斜升降台面厚度等参数改变其传力特性，以准确模拟断裂带错动时桩基的响应。并利用竖向升降台精确控制断裂带两侧岩土体的相对位移，从而更真实的模拟断裂带错动，进而对桥梁桩基的承载特性做出分析，对桥梁桩基的可靠性进行评价。

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。以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，包括桩基(8)、承台(9)、第一岩土层(21)、第二岩土层(22)、拼接模块、承载体、断裂带、竖向升降结构；所述第一岩土层(21)和第二岩土层(22)之间设置断裂带，所述断裂带设置在第一岩土层(21)或第二岩土层(22)上，设置断裂带的第一岩土层(21)或第二岩土层(22)的底部设置承载体，没有设置断裂带的第一岩土层(21)或第二岩土层(22)的底部设置竖向升降结构，所述第一岩土层(21)和第二岩土层(22)的顶部设置桩基(8)，所述桩基(8)上设置承台(9)，所述断裂带包括拼接模块。

2.根据权利要求1所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述竖向升降结构包括竖向升降台(6)和竖向升降台面(7)，所述竖向升降台面(7)通过弹性连接件和第一岩土层(21)或第二岩土层(22)连接，所述竖向升降台面(7)的另一面连接竖向升降台(6)。

3.根据权利要求2所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述竖向升降台(6)内设置升降装置，所述升降装置包括电机和升降架，所述电机连接升降架，所述升降架和竖向升降台面(7)连接。

4.根据权利要求1所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述承载体采用混凝土块(3)。

5.根据权利要求2所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述弹性连接件采用弹簧(5)。

6.根据权利要求1所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述拼接模块包括拼接板块(4)，所述拼接模块内设置有多个拼接板块(4)，多个拼接板块(4)拼接构成拼接模块。

7.根据权利要求6所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述拼接板块(4)采用块状板块。

8.根据权利要求1所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述第一岩土层(21)、第二岩土层(22)、承载体和竖向升降结构外设置模型箱(1)。

9.根据权利要求7所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述块状板块的下方均设置有弹性连接件。

10.根据权利要求7所述的一种模拟不同产状断裂带错动桩基承载特性的试验装置，其特征在于，所述块状板块之间采用铰接的方式进行连接。

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