一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，属于膨胀土桩基实验技术领域，包括水箱、进水连接管、箱体、砾石层、粗砂层、细砂层、胀土地基、浸水管、模型桩和应变片。本实用新型专利技术试验装置兼具浸失水和多向荷载加载的功能，通过模型试验，研究浸水过程中单桩的上抬和桩身内力变化规律，对比分析膨胀土浸水前后单桩的承载特性，为膨胀土中桩基的设计及后续的理论分析提供试验依据，对记录的试验数据进行整理，计算和修正桩身应变值得到桩侧轴力和桩侧摩阻力等，结合桩顶荷载和沉降量得到模型桩Q‑s曲线。

An experimental device of expansive soil pile foundation with multi direction loading

【技术实现步骤摘要】
一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置
本技术涉及膨胀土桩基实验
，尤其涉及一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置。
技术介绍
膨胀土随着含水量的增大，一方面会发生膨胀变形，另一方面其强度会明显降低，在二者共同作用下，会对坐落于膨胀土地基上的建(构)筑物安全产生一定影响。实践证明，桩基础能够有效抵抗由于膨胀土胀缩对上部结构产生的破坏。对于膨胀土地基中的桩基，膨胀土浸水隆起时会对桩基产生上抬力，失水收缩时又给桩基带了下拉力。此外，膨胀过程中也会对桩基产生水平方向的膨胀力。可见，膨胀土地基中的桩-土相互作用相较于一般土更为复杂，其荷载传递机理也不同。因此，开展膨胀土与桩的相互作用机理的研究具有重要工程意义。为能更好为实际工程中提供实验数据，解决现有实际膨胀土地基前期地基桩设置，可以减少膨胀土胀缩对基桩的受力影响，需要设置一种实验装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，解决膨膨胀土地基胀土胀缩影响基桩的受力，减低建筑的寿命的技术问题。一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，包括水箱、进水连接管、箱体、砾石层、粗砂层、细砂层、胀土地基、浸水管、模型桩和应变片；所述水箱经进水连接管与箱体的底部连通，所述砾石层放置在箱体底部，所述砾石层设置在砾石层的上端，所述细砂层设置在粗砂层的上端，所述胀土地基设置在细砂层上，所述浸水管插入箱体内部，底部与砾石层连通，顶部凸出胀土地基表面，所述模型桩插入胀土地基内，且顶部露出胀土地基表面，所述应变片设置在模型桩的侧边上，且通过导线引出外部应变测试仪连接。进一步地，所述箱体的侧边上设置有斜边支撑架，斜边支撑架上设置有滑槽，滑槽的侧边设置有固定孔。进一步地，所述滑槽上设置有反力架，反力架顶端设置有横向移位板，横向移位板上设置有千斤顶，反力架一边设置在箱体的前端的滑槽内，另一边设置在后端的滑槽内。进一步地，本技术还包括球铰、力传感器和桩帽，所述桩帽扣在模型桩顶部，所述力传感器设置在桩帽上，所述球铰设置在力传感器的顶部，所述球铰顶部设置有球形槽，所述力传感器与外部应变测试仪连接，所述千斤顶的伸缩底部与球铰接触连接。进一步地，所述滑槽上设置有加载架，所述一边设置在箱体左边的滑槽内，另一边设置在右边的滑槽内，所述加载架上设置有滑轮，加载架上设置横向力传感器和铁架框，所述铁架框通过钢丝绳穿过滑轮经横向力传感器与模型桩顶部连接，所述铁架框上放置加重块，所述滑轮两边的钢丝绳成直角结构。进一步地，本技术还包括加载墩、桩筏和土壤水分传感器，所述桩筏设置在胀土地基表面，所述桩筏底部设置有若干根等间距设置的模型桩，桩筏固定设置在若干根等间距设置的模型桩上，所述加载墩设置在桩筏上，所述土壤水分传感器设置在若干根等间距设置的模型桩侧边的胀土地基内，且土壤水分传感器通过导线与外部电脑或者上位机显示屏连接。进一步地，本技术还包括竖直位移计和竖向荷载箱，所述竖直位移计竖直设置在加载墩上，所述竖向荷载箱设置在载墩上，所述千斤顶的伸缩底部与竖向荷载箱的顶部连接。进一步地，本技术还包括横向位移计和横向荷载箱，铁架框通过钢丝绳穿过滑轮经横向荷载箱与加载墩顶部连接，所述横向位移计横向设置在加载墩的侧边上。进一步地，本技术还包括三自由度加载仪，所述三自由度加载仪包括自由度竖向支撑板、自由度竖向位移计、自由度横向位移计、自由度横向支撑板、自由度偏向位移计、自由度受力杆、自由度横向固定板、自由度压力弧形框、自由度荷载箱和自由度竖向固定板，所述自由度竖向支撑板顶端固定在反力架上的千斤顶上，所述自由度竖向固定板固定在自由度竖向支撑板上，所述自由度竖向位移计竖直设置在自由度竖向固定板上，所述自由度横向支撑板横向固定在自由度竖向固定板上，所述自由度横向固定板固定设置在自由度横向支撑板上，所述自由度横向位移计横向固定在自由度横向固定板上，所述自由度压力弧形框设置在自由度横向固定板内，所述自由度荷载箱设置在加载墩上，所述自由度受力杆一端设置在自由度荷载箱顶部，顶端与自由度压力弧形框垂直接触连接设置。进一步地，所述桩筏与模型桩之间设置有连接件，所述连接件包括内套粘合段、连接段和螺纹段，所述内套粘合段、连接段和螺纹段一次固定连接，所述内套粘合段套入模型桩内，且粘合连接，所述连接段侧边上端设置有出线孔，所述桩筏上设置有穿过孔和出线槽，所述连接段穿过桩筏的穿过孔，导线从出线孔和出线槽引出，所述螺纹段上设置螺丝螺纹连接，拧紧桩筏。本技术采用了上述技术方案，本技术具有以下技术效果：本技术试验装置兼具浸失水和多向荷载加载的功能，通过模型试验，研究浸水过程中单桩的上抬和桩身内力变化规律，对比分析膨胀土浸水前后单桩的承载特性，为膨胀土中桩基的设计及后续的理论分析提供试验依据，对记录的试验数据进行整理，计算和修正桩身应变值得到桩侧轴力和桩侧摩阻力等，结合桩顶荷载和沉降量得到模型桩Q-s曲线。附图说明图1是本技术的单桩竖向实验结构剖面图。图2是本技术的单桩横向实验结构剖面图。图3是本技术的群桩竖向实验结构剖面图。图4是本技术的群桩横向实验结构剖面图。图5是本技术的群桩自由度加载实验结构剖面图。图6是本技术的连接件结构示意图。图7是本技术的箱体表面俯视图。图8是本技术的弹性模量试验结果。图中编号：1-水箱、1.1-进水连接管、2-箱体、2.1-斜边支撑架、2.2-滑槽、3-砾石层、4-粗砂层、5-细砂层、6-胀土地基、7-浸水管、8-模型桩、9-应变片、10-反力架、11-千斤顶、12-球铰、13-力传感器、14-桩帽、15-加载架、16-横向力传感器、17-滑轮、18-铁架框、19-竖直位移计、20-竖向荷载箱、21-加载墩、22-桩筏、23-土壤水分传感器、24-横向位移计、25-横向荷载箱、26-三自由度加载仪、26.1-自由度竖向支撑板、26.2-自由度竖向位移计、26.3-自由度横向位移计、26.4-自由度横向支撑板、26.5-自由度偏向位移计、26.6-自由度受力杆、26.7-自由度横向固定板、26.8-自由度压力弧形框、26.9-自由度荷载箱、26.10-自由度竖向固定板、27-连接件、27.1-内套粘合段、27.2-连接段、27.3-出线孔、27.4-螺纹段、27.5-螺丝。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本技术进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本技术的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本技术的这些方面。实施例1：如图1所示，根据本技术的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，包括水箱1、进水连接管1.1、箱体2、砾石层3、粗砂层4、细砂层5、胀土地基6、浸水管7、模型桩8和应变片9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：包括水箱(1)、进水连接管(1.1)、箱体(2)、砾石层(3)、粗砂层(4)、细砂层(5)、胀土地基(6)、浸水管(7)、模型桩(8)和应变片(9)；/n所述水箱(1)经进水连接管(1.1)与箱体(2)的底部连通，所述砾石层(3)放置在箱体(2)底部，所述砾石层(3)设置在砾石层(3)的上端，所述细砂层(5)设置在粗砂层(4)的上端，所述胀土地基(6)设置在细砂层(5)上，所述浸水管(7)插入箱体(2)内部，底部与砾石层(3)连通，顶部凸出胀土地基(6)表面，所述模型桩(8)插入胀土地基(6)内，且顶部露出胀土地基(6)表面，所述应变片(9)设置在模型桩(8)的侧边上，且通过导线引出外部应变测试仪连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：包括水箱(1)、进水连接管(1.1)、箱体(2)、砾石层(3)、粗砂层(4)、细砂层(5)、胀土地基(6)、浸水管(7)、模型桩(8)和应变片(9)；
所述水箱(1)经进水连接管(1.1)与箱体(2)的底部连通，所述砾石层(3)放置在箱体(2)底部，所述砾石层(3)设置在砾石层(3)的上端，所述细砂层(5)设置在粗砂层(4)的上端，所述胀土地基(6)设置在细砂层(5)上，所述浸水管(7)插入箱体(2)内部，底部与砾石层(3)连通，顶部凸出胀土地基(6)表面，所述模型桩(8)插入胀土地基(6)内，且顶部露出胀土地基(6)表面，所述应变片(9)设置在模型桩(8)的侧边上，且通过导线引出外部应变测试仪连接。


2.根据权利要求1所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述箱体(2)的侧边上设置有斜边支撑架(2.1)，斜边支撑架(2.1)上设置有滑槽(2.2)，滑槽(2.2)的侧边设置有固定孔。


3.根据权利要求2所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述滑槽(2.2)上设置有反力架(10)，反力架(10)顶端设置有横向移位板，横向移位板上设置有千斤顶(11)，反力架(10)一边设置在箱体(2)的前端的滑槽(2.2)内，另一边设置在后端的滑槽(2.2)内。


4.根据权利要求3所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括球铰(12)、力传感器(13)和桩帽(14)，所述桩帽(14)扣在模型桩(8)顶部，所述力传感器(13)设置在桩帽(14)上，所述球铰(12)设置在力传感器(13)的顶部，所述球铰(12)顶部设置有球形槽，所述力传感器(13)与外部应变测试仪连接，所述千斤顶(11)的伸缩底部与球铰(12)接触连接。


5.根据权利要求2所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述滑槽(2.2)上设置有加载架(15)，所述加载架(15)一边设置在箱体(2)左边的滑槽(2.2)内，另一边设置在右边的滑槽(2.2)内，所述加载架(15)上设置有滑轮(17)，加载架(15)上设置横向力传感器(16)和铁架框(18)，所述铁架框(18)通过钢丝绳穿过滑轮(17)经横向力传感器(16)与模型桩(8)顶部连接，所述铁架框(18)上放置加重块，所述滑轮(17)两边的钢丝绳成直角结构。


6.根据权利要求2所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括加载墩(21)、桩筏(22)和土壤水分传感器(23)，所述桩筏(22)设置在胀土地基(6)表面，所述桩筏(22)底部设置有若干根等间距设置的模型桩(8)，桩筏(22)固定设置在若干根等间距设置的模型桩(8)上，所述加载墩(21)设置在桩筏(22)上，所述土壤水分传感器(23)设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：江杰，欧孝夺，邱居涛，侯凯文，李结全，陈建文，杨鹏，温亦龙，邓明瑜，
申请(专利权)人：广西瑞宇建筑科技有限公司，广西大学，
类型：新型
国别省市：广西;45