一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法技术

一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法，包括以下步骤：(1)确定试验桩的尺寸、形状、材质；(2)确定箱内土体的土层分布以及土层厚度；(3)试验桩的桩端封闭；(4)铺设土层并放置垫板；(5)确定土体竖向预压荷载与液压伺服作动器数目；(6)安装作动器和反力架；(7)放置桩帽和位移计，安装水平加载系统；(8)分级施加；(9)确定水平加载级别及循环加载周期；(10)试验数据采集；(11)根据规范确定停止加载标准；(12)数据整理；(13)清理试验用土样，拆卸试验装置；(14)循环荷载下单桩水平极限承载力特征值确定。本发明专利技术效果较好、周期较短、费用较低、过程简化。

A method for testing horizontal bearing capacity of single pile considering soil pre consolidation and cyclic loading

Consider a single pile and soil pre consolidation under cyclic load bearing capacity test method, which comprises the following steps: (1) to determine the size, shape and material test of pile; (2) to determine the soil distribution inside soil and soil thickness; (3) test of the pile end is closed; (4) laying soil and placed plate; (5) to determine the soil vertical pre load and hydraulic servo actuator number; (6) installation of the actuator and the counter force frame; (7) placing pile cap and displacement meter, installation of horizontal loading system; (8) classification is applied; (9) to determine the level of loading level and cyclic loading cycle; (10) test data acquisition; (11) according to the standard determined stop loading standards; (12) data; (13) soil sample clean-up test, remove the test device; (14) cyclic loading limit single pile horizontal bearing capacity characteristic value determined. The invention has the advantages of better effect, shorter cycle, lower cost and simplified process.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法
本专利技术涉及一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法，主要适用于室内试验中所采用土体固结未完成条件下的预固结以及循环荷载作用下单桩水平承载力方面的研究，属于工程试验

技术介绍
由于桩基础具有承载力高、变形小的优点，在工业和民用建筑中应用越来越广。随着城市建筑向高层的发展，循环荷载(如风载或地震荷载)对桩基础的影响变得越来越重要。为了获得循环荷载对桩基承载力的影响，常采用现场试验或室内试验的方法解决。由于现场试验中土层差异、循环荷载难以实现等问题，造成现场实测的桩基承载力离散性大、效果差，难以获得与之相匹配的循环荷载下桩基承载力的变化规律，而且现场试验的周期长、费用高、过程复杂，同样，为了达到与现场土层相类似的固结度，需要对室内试验用的重塑土体预固结。
技术实现思路
为了克服已有单桩水平承载力现场测试方式的效果较差、周期较长、费用较高、过程复杂的不足，本专利技术提供一种效果较好、周期较短、费用较低、过程简化的考虑土体预固结及循环荷载下单桩水平承载力的测试方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法，实现所述测试方法的装置包括模型箱、竖向预压系统、水平加载系统和数据采集系统，所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体，所述箱内土体埋设试验桩，所述竖向预压系统包括反力架、液压伺服作动器和垫板，所述反力架固定在所述模型箱上，所述液压伺服作动器的上端固定在反力架上，所述液压伺服作动器的动作端与垫板连接，所述垫板位于箱内土体的顶面；所述水平加载系统包括伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组和桩帽，所述桩帽安装在试验桩的顶部，所述桩帽与钢丝索的一端连接，所述钢丝索通过滑轮组改变方向后另一端与伺服电机驱动器连接，所述滑轮组固定在所述模型箱上；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于试验桩的顶部，所述位移计与数据采集仪连接；所述测试方法包括以下步骤：(1)确定试验桩的尺寸、形状、材质；(2)确定箱内土体的土层分布以及相应土层厚度；(3)试验桩的桩端封闭；(4)铺设土层，并放置垫板；(5)确定土体竖向预压荷载与液压伺服作动器数目；(6)安装作动器和反力架；(7)放置桩帽和位移计，安装水平加载系统；(8)分级施加预压荷载；(9)确定水平加载级别及循环加载周期；(10)试验数据采集：获得桩每次加、卸载完成后的水平位移，同时记录每次加载的水平荷载值，并绘制桩基水平承载力与位移的曲线图；(11)根据规范确定停止加载标准：水平位移超过40mm或桩身折断时，停止加载；(12)数据整理：画出位移-荷载曲线，以曲线产生明显陡降的前一级荷载确定为该试验单桩的水平极限承载力；(13)清理试验用土样，拆卸试验装置；(14)循环荷载下单桩水平极限承载力特征值确定，重复所述步骤(3)～步骤(13)，获得一组三根桩的循环荷载下单桩水平承载力特征值，当三根桩特征值极差不超过平均值的30％时，取其平均值作为循环荷载下单桩水平承载力的特征值。进一步，所述步骤(13)中，先拆除反力架，再从上而下的顺序回收实验土体，再将模型箱的内壁与排水板清洗以便下次使用。再进一步，所述步骤(3)中，使用防水土工布覆盖在桩端再用钢丝固定封闭。所述步骤(8)中，打开水阀，通过计算机控制液压伺服作动器实施分级竖向预压，使土层发生固结；达到目标荷载后停止加载并维持目标加载水平；在固结过程中，孔隙水会从模型箱底部的排水管排出。所述模型箱的箱体底部设有反滤层，所述反滤层的底部设置排水板，所述步骤(3)中，安放排水板和反滤层。本专利技术的有益效果主要表现在：(1)实现了土体的预固结。对于桩体而言，能够实现土体预固结的试验环境，根据预压程度来调整实际土层的固结度。本装置采用模型箱、液压伺服作动器、垫板等实现模拟，而且通过液压伺服作动器来控制所需的均布加载及土体变形量。(2)实现了循环加载。实验采用伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组、桩帽组成加载体系。通过伺服电机驱动器的电机顺逆旋转来实现循环加载。加载时可以控制荷载大小及循环加载频率，来模仿风荷载和地震荷载等循环荷载。(3)效果好。由于现场地层及循环加载的复杂性，现场试验难以获得稳定加载，造成现场实测试验数据的离散性大、效果差，而本装置能提供相同的试验条件，保证了试验结果的可靠性。(4)周期短、费用底、操作方便。现场试验的周期长、费用高及试验程序复杂，本装置操作简单，试验费用低、工期短，且可重复使用。附图说明图1是考虑土体预固结及循环荷载下单桩水平承载力的测试装置的结构示意图。图2是模型箱图。图3是反力架图。图4是模型箱底部细部构造图。图5是排水板细部构造图。图6是垫板样图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图6，一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法，实现所述测试方法的装置包括模型箱、竖向预压系统、水平加载系统和数据采集系统，所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体，所述箱内土体埋设试验桩，所述竖向预压系统包括反力架、液压伺服作动器和垫板，所述反力架固定在所述模型箱上，所述液压伺服作动器的上端固定在反力架上，所述液压伺服作动器的动作端与垫板连接，所述垫板位于箱内土体的顶面；所述水平加载系统包括伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组和桩帽，所述桩帽安装在试验桩的顶部，所述桩帽与钢丝索的一端连接，所述钢丝索通过滑轮组改变方向后另一端与伺服电机驱动器连接，所述滑轮组固定在所述模型箱上；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于桩帽上，所述位移计与数据采集仪连接；所述测试方法包括以下步骤：(1)确定试验桩的尺寸、形状、材质；(2)确定箱内土体的土层分布以及相应土层厚度；(3)试验桩的桩端封闭；(4)铺设土层，并放置垫板；(5)确定土体竖向预压荷载与液压伺服作动器数目；(6)安装作动器和反力架；(7)放置桩帽和位移计，安装水平加载系统；(8)分级施加预压荷载；(9)确定水平加载级别及循环加载周期；(10)试验数据采集：获得桩每次加、卸载完成后的水平位移，同时记录每次加载的水平荷载值，并绘制桩基水平承载力与位移的曲线图；(11)根据规范确定停止加载标准：水平位移超过40mm或桩身折断时，停止加载；(12)数据整理：画出位移-荷载曲线，以曲线产生明显陡降的前一级荷载确定为该试验单桩的水平极限承载力；(13)清理试验用土样，拆卸试验装置；(14)循环荷载下单桩水平极限承载力特征值确定，重复所述步骤(3)～步骤(13)，获得一组三根桩的循环荷载下单桩水平承载力特征值，当三根桩特征值极差不超过平均值的30％时，取其平均值作为循环荷载下单桩水平承载力的特征值。进一步，所述步骤(13)中，先拆除反力架，再从上而下的顺序回收实验土体，再将模型箱的内壁与排水板清洗以便下次使用。再进一步，所述步骤(3)中，使用防水土工布覆盖在桩端再用钢丝固定封闭。所述步骤(8)中，打开水阀，通过计算机控制液压伺服作动器实施分级竖向预压，使土层发生固结；达到目标荷载后停止加载并维持目标加载水平；在固结过程中，孔隙水会从模型箱底部的排水管排出。所述模型箱的箱体底部设有反滤层，所述反滤层的底部设置排水板，所述步骤(3)中，安放排水板和反滤层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法，实现所述测试方法的装置包括模型箱、竖向预压系统、水平加载系统和数据采集系统，所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体，所述箱内土体埋设试验桩，所述竖向预压系统包括反力架、液压伺服作动器和垫板，所述反力架固定在所述模型箱上，所述液压伺服作动器的上端固定在反力架上，所述液压伺服作动器的动作端与垫板连接，所述垫板位于箱内土体的顶面；所述水平加载系统包括伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组和桩帽，所述桩帽安装在试验桩的顶部，所述桩帽与钢丝索套接，所述钢丝索通过滑轮组改变方向后与伺服电机驱动器连接，所述滑轮组固定在所述模型箱上；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于试验桩的顶部，所述位移计与数据采集仪连接；所述测试方法包括以下步骤：(1)确定试验桩的尺寸、形状、材质；(2)确定箱内土体的土层分布以及相应土层厚度；(3)试验桩的桩端封闭；(4)铺设土层，并放置垫板；(5)确定土体竖向预压荷载与液压伺服作动器数目；(6)安装作动器和反力架；(7)放置桩帽和位移计，安装水平加载系统；(8)分级施加预压荷载；(9)确定水平加载级别及循环加载周期；(10)试验数据采集：获得桩每次加、卸载完成后的水平位移，同时记录每次加载的水平荷载值，并绘制桩基水平承载力与位移的曲线图；(11)根据规范确定停止加载标准：水平位移超过40mm或桩身折断时，停止加载；(12)数据整理：画出位移‑荷载曲线，以曲线产生明显陡降的前一级荷载确定为该试验单桩的水平极限承载力；(13)清理试验用土样，拆卸试验装置；(14)循环荷载下单桩水平极限承载力特征值确定，重复所述步骤(3)～步骤(13)，获得一组三根桩的循环荷载下单桩水平承载力特征值，当三根桩特征值极差不超过平均值的30％时，取其平均值作为循环荷载下单桩水平承载力的特征值。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑土体预固结及循环荷载下的单桩水平承载力的测试方法，实现所述测试方法的装置包括模型箱、竖向预压系统、水平加载系统和数据采集系统，所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体，所述箱内土体埋设试验桩，所述竖向预压系统包括反力架、液压伺服作动器和垫板，所述反力架固定在所述模型箱上，所述液压伺服作动器的上端固定在反力架上，所述液压伺服作动器的动作端与垫板连接，所述垫板位于箱内土体的顶面；所述水平加载系统包括伺服电机驱动器、钢丝索、滑轮组和桩帽，所述桩帽安装在试验桩的顶部，所述桩帽与钢丝索套接，所述钢丝索通过滑轮组改变方向后与伺服电机驱动器连接，所述滑轮组固定在所述模型箱上；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于试验桩的顶部，所述位移计与数据采集仪连接；所述测试方法包括以下步骤：(1)确定试验桩的尺寸、形状、材质；(2)确定箱内土体的土层分布以及相应土层厚度；(3)试验桩的桩端封闭；(4)铺设土层，并放置垫板；(5)确定土体竖向预压荷载与液压伺服作动器数目；(6)安装作动器和反力架；(7)放置桩帽和位移计，安装水平加载系统；(8)分级施加预压荷载；(9)确定水平加载级别及循环加载周期；(10)试验数据采集：获得桩每次加、卸载完成后的水平位移，同时记录每次加载的水平荷载值，并绘制桩基水平承载力与位移的曲线图；(11)根据规范确定停止加载标准：水平位移超过40mm或桩身折...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗战友，陶燕丽，邹宝平，夏建中，莫林飞，李棋，祝行，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33