靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置製造方法
2023-05-24 16:22:21
靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置製造方法
【專利摘要】靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，包括加載裝置和測量裝置，所述加載裝置包括壓樁橫梁、並聯油缸和油缸底架；測量裝置包括壓力傳感器、壓力顯示器、傳力基座、靜探微機、探杆定位塊、靜力觸探杆、樁體、雙橋靜力觸探系統、觸探頭和樁尖。本發明通過兩套並聯的油缸，採用液壓方式對垂直放置於模型槽土中的空心管樁加載。通過調節油壓控制壓樁速度，保證樁身的勻速下沉。在樁頂設壓力傳感器量測沉樁過程中的壓樁力，實時量測和記錄沉樁過程中的沉樁阻力變化情況。把空心管樁作為雙橋靜力觸探系統的摩擦筒，用靜探微機自動採集端阻力和側阻力，排除其它因素的幹擾，所得的數據精度高，可以儲存和成圖顯示。本發明的測量裝置設計新穎、方便快捷。
【專利說明】靜壓粧模型試驗的加載及測量裝置
【技術領域】
[0001]本申請涉及靜壓樁的模型試驗，具體涉及一種靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置。
【背景技術】
[0002]靜壓樁是我國樁基礎施工的一種主要樁型，因其具有沉樁速度均勻、無振動、無噪音等優點，在人口密集的大中城市及軟土地區得到了廣泛的應用，且取得了良好的效果。沉樁過程中，靜壓樁的沉樁阻力由兩部分組成，一部分來自樁尖向下穿透土層時衝擠土體產生的端阻力，另一部分來自樁側滑動摩阻力。端阻力隨土層的變化而變化，即使在均質土中也存在強化效應和退化效應；而側摩阻力則存在著疲勞效應，同一根樁中，樁身某一位置的樁側阻力會隨著樁入土深度的不斷增加而逐漸減小。樁端阻力和樁側阻力在壓樁過程中始終是變化的，兩者與沉樁阻力的比值問題一直是樁基工程界關心的熱點問題，至今沒有明確的答案。實際工程中，沉樁阻力的正確估算對合理地評價不同土體的沉樁可能性及選擇沉樁設備、防止工程事故、提高經濟效益等方面意義重大。目前，靜壓樁的理論研究還不能充分考慮沉樁過程中諸多因素對沉樁阻力的影響，為彌補理論研究的不足，靜壓樁需要進行一定數量的模型試驗，在模型試驗中通過對靜壓樁進行加載並測量壓樁力、側阻力以及端阻力的數值，分析其變化規律，對於研究基樁的受力情況、控制其沉樁質量方面有著十分重要的作用。經對現有技術的檢索，尚未發現相關技術的內容。
【發明內容】
[0003]解決的技術問題:本申請提供一種靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，解決了靜壓樁模型試驗中的加載及量測問題。
[0004]技術方案:靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，包括加載裝置和測量裝置，所述加載裝置包括壓樁橫梁、並聯油缸和油缸底架，壓樁橫梁中心設有壓力傳感器連接口，以壓力傳感器連接口為中心，中心對稱設有至少兩個油缸活塞杆預留孔，油缸底架的中心設有通孔，並聯油缸設於油缸底架上，油缸活塞杆設於壓樁橫梁的油缸活塞杆預留孔內；測量裝置包括壓力傳感器、壓力顯示器、傳力基座、靜探微機、探杆定位塊、靜力觸探杆、樁體、雙橋靜力觸探系統、觸探頭和樁尖，其中壓力傳感器、傳力基座、靜力觸探杆、雙橋靜力觸探系統和觸探頭自上而下依次連接，靜探微機與雙橋靜力觸探系統通過靜探微機信號傳輸線連接，壓力顯示器與壓力傳感器通過壓力顯示器信號傳輸線連接，靜力觸探杆和雙橋靜力觸探系統設於樁體內，探杆定位塊設於樁體的頂部並與靜力觸探杆連接，觸探頭伸出樁體外，樁尖設於觸探頭上。
[0005]所述樁體的外表面設有深度標記線。
[0006]所述靜探微機信號傳輸線和壓力顯示器信號傳輸線為四芯信號線。
[0007]所述雙橋靜力觸探系統設於樁體的底端。
[0008]所述靜力觸探杆由上、下杆組成，上、下杆通過上下杆連接套連接。[0009]所述探杆定位塊中心設有靜力觸探杆預留孔。
[0010]所述樁尖中心設有觸探頭預留孔。
[0011]所述傳力基座中心設有壓力傳感器連接口。
[0012]所述探杆定位塊高出樁體I?2cm。
[0013]所述並聯油缸設有兩對油管接口，並聯油缸之間的油管接口通過油管連接。
[0014]有益效果:
[0015]目前在靜壓樁模型試驗中，沒有專門裝置對沉樁阻力予以量測，端阻力和側阻力是通過粘貼在樁身及樁端的應變片測量的，由於應變片阻值隨環境、溫度而變化，在沉樁過程中受到較多的幹擾因素後將使測試結果精度降低、誤差增大。本發明針對現有技術的上述不足，提供了一種靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置。
[0016]本發明通過兩套並聯的油缸，採用液壓方式對垂直放置於模型槽土中的空心管樁加載。通過調節油壓控制壓樁速度，保證樁身的勻速下沉。在樁頂設壓力傳感器量測沉樁過程中的壓樁力，實時量測和記錄沉樁過程中的沉樁阻力變化情況。把空心管樁作為雙橋靜力觸探系統的摩擦筒，用靜探微機自動採集端阻力和側阻力，排除了其它因素的幹擾，所得的數據精度高，可以儲存和成圖顯示。本發明的測量裝置設計新穎、方便快捷。
[0017]本發明還可以對同一深度處模型樁的壓樁力、側阻力、端阻力等數值進行對比分析，以進一步揭示沉樁規律及壓樁力影響因素，很好地解決了現有靜壓樁模型試驗中無法確切反應沉樁阻力這一技術問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為加載裝置結構示意圖；
[0019]圖2為油缸底架結構示意圖；
[0020]圖3為壓樁橫梁結構示意圖；
[0021]圖4為測量裝置結構示意圖；
[0022]圖5為樁管外表面結構示意圖；
[0023]圖6為靜力觸探杆結構示意圖；
[0024]圖7為探杆定位塊結構示意圖；
[0025]圖8為樁尖結構示意圖；
[0026]圖9為傳力基座結構不意圖；
[0027]圖10為密實砂土中不同端角樁的端阻力模型試驗結果；
[0028]圖11分層土中單、雙樁壓樁力模型試驗結果。
[0029]圖中I壓樁橫梁，2壓力傳感器，3樁體，4並聯油缸，5油缸底架，6油缸活塞杆，7油管，8槽鋼邊沿，9鋼板邊沿，10鋼板加勁肋，11連接鋼板，12活塞杆預留孔，13壓力傳感器連接口，14壓力顯示器，15靜探微機，16靜力觸探杆，17雙橋靜力觸探系統，18靜力觸探頭，19樁尖,20探杆定位塊,21壓力顯不器信號傳輸線,22靜探微機信號傳輸線，23傳力基座，24深度標記線，25上下杆連接套，26靜力觸探杆預留孔，27觸探頭預留孔，28壓力傳感器連接口。
【具體實施方式】[0030]以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬於本發明的範圍。
[0031]若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。
[0032]本實施例的加載裝置圖1包括:壓樁橫梁1、壓力傳感器2、樁體3、並聯油缸4、油缸底架5、油缸活塞杆6及油管7 ;其中油缸底架結構示意圖圖2包括槽鋼邊沿8、鋼板邊沿9、鋼板加勁肋10及連接鋼板11 ;壓樁橫梁結構示意圖3包括活塞杆預留孔12和壓力傳感器連接口 13。
[0033]本實施例的量測裝置結構示意圖4包括:壓樁橫梁1、壓力傳感器2、樁體3、壓力顯示器14、靜探微機15、靜力觸探杆16、雙橋觸探系統17、靜力觸探頭18、樁尖19、探杆定位塊20、壓力顯不器信號傳輸線21和靜探微機信號傳輸線22、傳力基座23。壓力傳感器2一端螺旋連接固定於壓樁橫梁1，另一端螺旋連接固定於傳力基座23，壓力傳感器2與壓力顯示器14之間通過壓力顯示器信號傳輸線21相連；樁體3的上端用探杆定位塊20固定靜力觸探杆16的位置，下端是雙橋觸探系統17 ;靜力觸探頭18進入樁尖19，樁尖19螺旋連接於樁體3 ;雙橋觸探系統17和靜探微機15之間用靜探微機信號傳輸線22連接。其中樁管外表面結構示意圖5包括深度標記線24 ;靜力觸探杆結構示意圖6包括杆頂傳力基座23和上下杆連接套25 ;探杆定位塊結構示意圖
[0034]節點詳圖包括探杆定位塊結構示意圖7、樁尖結構示意圖8和傳力基座結構示意圖9。圖7中有靜力觸探杆預留孔26、圖8中有觸探頭預留孔27、圖9中有壓力傳感器連接Π 28。
[0035]所述加載裝置中的並聯油缸4為行程1000mm、缸徑80mm的高壓油缸、壓樁橫梁I及油缸底架5中的鋼板厚8mm、槽鋼型號為[8 ；
[0036]所述量測裝置中的壓力傳感器2為S型壓力傳感器，為電阻應變式壓力傳感器，量程1000?2500kg ;壓力顯示器14為液晶顯示屏，解析度1/1000 ;靜探微機型號KE-U310 ；所述樁體3為空心管樁，樁身上每隔一定間距用繪圖筆畫出深度標記線24 ;所述靜力觸探杆16的上下接長採用螺旋連接套25，靜力觸探杆16的上端設置觸探數據線出口和傳力基座23 ;所述探杆定位塊20高出樁端I?2cm，內接於樁頂，中間留置空洞26安放靜力觸探杆；樁尖19為實體，中間預留探頭孔27 ;傳力基座23上面設置壓力傳感器連接口 28。
[0037]實施例1
[0038]靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，包括加載裝置和測量裝置，所述加載裝置包括壓樁橫梁1、並聯油缸4和油缸底架5，壓樁橫梁中心設有壓力傳感器連接口 13，以壓力傳感器連接口為中心，中心對稱設有至少兩個油缸活塞杆預留孔12，油缸底架的中心設有通孔，並聯油缸設於油缸底架上，油缸活塞杆6設於壓樁橫梁的油缸活塞杆預留孔內；測量裝置包括壓力傳感器2、壓力顯示器14、傳力基座23、靜探微機15、探杆定位塊20、靜力觸探杆16、樁體3、雙橋靜力觸探系統17、觸探頭18和樁尖19，其中壓力傳感器2、傳力基座23、靜力觸探杆16、雙橋靜力觸探系統17和觸探頭18自上而下依次連接，靜探微機15與雙橋靜力觸探系統17通過靜探微機信號傳輸線22連接，壓力顯示器14與壓力傳感器2通過壓力顯示器信號傳輸線21連接，靜力觸探杆16和雙橋靜力觸探系統17設於樁體3內，探杆定位塊20設於樁體3的頂部並與靜力觸探杆16連接，觸探頭18伸出樁體3外，樁尖19設於觸探頭18上。所述樁體3的外表面設有深度標記線24。所述靜探微機信號傳輸線和壓力顯示器信號傳輸線為四芯信號線。所述雙橋靜力觸探系統17設於樁體3的底端。所述靜力觸探杆16由上、下杆組成，上、下杆通過上下杆連接套25連接。所述探杆定位塊20中心設有靜力觸探杆預留孔26。所述樁尖中心設有觸探頭預留孔27。所述傳力基座中心設有壓力傳感器連接口 28。所述探杆定位塊高出樁體I?2cm。所述並聯油缸設有兩對油管接口，並聯油缸之間的油管接口通過油管7連接。
[0039]所述的模型試驗樁為一根外徑45mm、內徑40mm的有機玻璃管，樁尖採用高密度尼龍材料製作，樁長1200mm。為記錄壓樁力,在樁身表面每隔40mm畫一道標記線。試驗模型槽為一長X寬X高為1200X 1000X 1200mm的長方體，槽的底面及三面為鋼板，一面是有機玻璃板，上口設計了井字架以支撐加載裝置，槽中填滿了土；加載裝置中的油缸系統為行程1000mm、缸徑80mm的高壓油缸、橫梁及底架連接鋼板厚8mm、底架槽鋼型號為[8，壓樁力來自並聯油缸，通過液壓方式施加頂壓力。
[0040]第一步，本實施例按照以下步驟進行加載
[0041]把並聯油缸4並聯焊接在油缸底架5上，把壓樁橫梁I固定在並聯油缸的活塞杆6上，模型樁3與壓力傳感器2相連，液壓系統通過壓樁橫梁I施加壓力；
[0042]第二步，本實施例按照以下步驟進行量測
[0043](I)把雙橋量測系統17放入有機玻璃樁管3的底部,上端與靜力觸探杆16連接、探杆接長按照25進行，觸探頭18放入樁尖19的預留孔27後把樁尖19與樁體3連接、樁頂安放由高密度尼龍材料製作的探杆定位塊20，靜力觸探數據線22則從探杆上部側壁穿出、觸探杆高出模型樁20cm左右；
[0044](2)將模型樁體3穿過油缸底架連接鋼板的預留孔，垂直放置於模型槽中；
[0045](3)將壓力傳感器2 —端連接於壓樁橫梁1、另一端連接於觸探杆頂的傳力基座23，壓力傳感器2與壓力顯示器14之間用線纜21連接、靜力觸探數據線22與靜探微機15連接。對測量裝置初始化，使壓力顯示器14及靜探微機15清零；
[0046](4)啟動油泵開始壓樁，按照樁身標記線24記錄壓樁力，樁側阻力和樁端阻力由靜探微機15自動採集；沉樁結束後保存數據，關閉壓力顯示器14和靜探微機採集儀15，將實測的壓樁力、側阻力、端阻力數據收集和繪製成圖表。
[0047]本實施例成功地量測了 30°、45°、60°和180°等不同端角形式的模型樁沉樁的壓樁力、側阻力、端阻力值。
[0048]實施例2
[0049]所述的模型試驗樁為兩根外徑45mm、內徑40mm、長度1200mm的有機玻璃管模型樁，端角60°，由高密度尼龍材料製作。壓入第一根樁後，在距離第一根樁4d的位置按照實施例1第二步的步驟(I)?(4)壓入第二根樁，得到第二根樁的壓樁力、側阻力及端阻力值。若模型槽足夠大，則可以進行群樁試驗，研究壓樁次序與沉樁阻力之間的變化規律。
[0050]實施例3
[0051]米用實施例1的裝置，把外徑45mm、內徑40mm、樁長1200mm、端角分別為30°、45°、60°和180°的有機玻璃管樁分別壓入中密和密實砂土中，把兩種土中得到的端阻力數據繪製成圖形，見圖10，由各圖可知，同一端角的端阻力變化規律基本相似，符合理論分析結果。[0052] 把兩根外徑45mm、內徑40mm、長度1200mm、端角60°的有機玻璃管模型粧，相距4d先後壓入分層土中，得到的壓粧力數據繪製成圖表，見圖11，符合理論分析結果。
【權利要求】
1.靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於包括加載裝置和測量裝置，所述加載裝置包括壓樁橫梁(I)、並聯油缸(4)和油缸底架(5)，壓樁橫梁中心設有壓力傳感器連接口(13)，以壓力傳感器連接口為中心，中心對稱設有至少兩個油缸活塞杆預留孔(12)，油缸底架的中心設有通孔，並聯油缸設於油缸底架上，油缸活塞杆(6)設於壓樁橫梁的油缸活塞杆預留孔內；測量裝置包括壓力傳感器(2)、壓力顯示器(14)、傳力基座(23)、靜探微機(15)、探杆定位塊(20)、靜力觸探杆(16)、樁體(3)、雙橋靜力觸探系統(17)、觸探頭(18)和樁尖(19)，其中壓力傳感器(2)、傳力基座(23)、靜力觸探杆(16)、雙橋靜力觸探系統(17)和觸探頭(18)自上而下依次連接，靜探微機(15)與雙橋靜力觸探系統(17)通過靜探微機信號傳輸線(22)連接，壓力顯示器(14)與壓力傳感器(2)通過壓力顯示器信號傳輸線(21)連接，靜力觸探杆(16)和雙橋靜力觸探系統(17)設於樁體(3)內，探杆定位塊(20)設於樁體(3 )的頂部並與靜力觸探杆(16 )連接，觸探頭(18 )伸出樁體(3 )外，樁尖(19 )設於觸探頭(18)上。
2.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述樁體(3)的外表面設有深度標記線(24)。
3.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述靜探微機信號傳輸線和壓力顯不器信號傳輸線為四芯信號線。
4.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述雙橋靜力觸探系統(17)設於樁體(3)的底端。
5.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述靜力觸探杆(16 )由上、下杆組成，上、下杆通過上下杆連接套(25 )連接。
6.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述探杆定位塊(20 )中心設有靜力觸探杆預留孔(26 )。
7.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述樁尖中心設有觸探頭預留孔(27)。
8.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述傳力基座中心設有壓力傳感器連接口(28)。
9.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述探杆定位塊高出樁體I?2cm。
10.根據權利要求1所述的靜壓樁模型試驗的加載及測量裝置，其特徵在於所述並聯油缸設有兩對油管接口，並聯油缸之間的油管接口通過油管(7)連接。
【文檔編號】E02D33/00GK103835323SQ201410107849
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】蔣躍楠 申請人:金陵科技學院