温度与应力独立控制的桩-土界面剪切试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种温度与应力独立控制的桩

【技术实现步骤摘要】
温度与应力独立控制的桩
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土界面剪切试验装置


[0001]本技术涉及桩
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土界面剪切试验装置，尤其涉及一种温度与应力独立控制的桩
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土界面剪切试验装置。

技术介绍

[0002]现有的桩
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土界面轴向剪切特性测试装置（如“CN203795487U一种用于锚或桩界面摩阻试验的试样制作装置”、“CN110359500A一种管桩
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水泥土接触面制样装置以及接触面摩擦特性研究剪切试验装置和试验方法”、“CN103822875A一种能量桩桩
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土接触面摩擦力测试装置及测试方法”、“CN107621410A一种考虑温度作用的桩土界面试验模型装置”）、桩
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土界面直剪试验装置（如“CN112504870A一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方法”、“CN105910920A温控桩
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土界面直剪试验装置”）都可以用来研究特定工况下的界面摩擦特性。下面对相关专利进行介绍：
[0003]三轴剪切类：
[0004]CN203795487U一种用于锚或桩界面摩阻试验的试样制作装置：该技术装置包括芯杆、与芯杆上端连接的接长杆、上对中器、下对中器、上对中器包括上盖等。该技术可以实现所述芯杆上端对中；所述下对中器包括底盘，一下半部分置于所述芯杆下端相连，使所述芯杆下端对中。采用本试样装置可以研究不同影响因素和复杂工况对桩
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土界面摩阻性能的影响。
[0005]CN110359500A一种管桩
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水泥土接触面制样装置以及接触面摩擦特性研究剪切试验装置和试验方法：该技术装置包括圆形模型箱、模型管桩
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水泥土接触面试样、反力梁和加载电机。所述的圆形模型箱中心处放有模型管桩
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水 泥土接触面试样，模型箱内部填筑有砂土，砂土内部放置土压力传感器；通过电机对模型管桩进行加载。
[0006]CN103822875A一种能量桩桩
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土接触面摩擦力测试装置及测试方法：该技术装置中混凝土桩内预埋传热管并连接到温度控制系统，传力杆上设置有应力传感器和位移传感器，密封压力室连接到压力室温度循环控制系统，桩试样和压力室的温度循环控制系统均由密封容器、抽水泵和温度传感器组成。该方法利用温度循环控制系统将桩体和土体温度控制在设计值内，通过应力传感器和位移传感器测得能量桩桩
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土接触面的摩擦应力。
[0007]CN107621410A一种考虑温度作用的桩土界面试验模型装置：该技术装置包括反力架、模型桶、模型桩、加载机构、恒温加热系统。该技术装置为考虑温度作用下的桩土界面试验模型装置适用于研究摩擦型桩在温度荷载下桩土界面特性变化。
[0008]直剪类：
[0009]CN112504870A一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方法：本技术提供的装置主要包括下剪切盒—测量装置、恒温水浴槽、加热制冷循环器以及加载装置四个部分，利用拉压应力传感器和孔隙水压力传感器作为结构物的内部高精度测量部件，给出了不同温度和粗糙度下结构物—土界面性质的测试及计算方法。
[0010]CN105910920A温控桩
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土界面直剪试验装置：该技术装置包括桩周土体盒、桩
体盒、温度循环系统、法向加载系统、侧向常刚度系统等，温度循环系统可以改变桩体的温度工况，法向加载系统控制桩体所受到的轴向力，侧向常刚度加载系统可以控制桩土界面的法向应力，再通过数据采集系统收集相关数据，从而研究温度场变化时桩
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土界面附加温度应力监测试验及冷热循环后桩
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土界面抗剪能力的变化规律。
[0011]目前的桩
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土接触面摩擦力测试装置与现场实际情况仍有一定距离，在应用于能量桩的桩
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土界面研究时存在一些问题。具体问题描述如下：
[0012]（1）关于温控三轴装置，桩试样被外侧土样包裹，放置在压力室内，通过往压力室注满液体并加压的方式对土样施加围压，因此土样受到的侧向荷载与竖向荷载是相同的。但在实际工程中，桩周围的土体将受到来自上部建筑物或者构筑产生的竖向载荷，实际上土体处于一个附加的竖向应力作用之下，现有装置无法较为准确模拟出这一实际情况。另外，现有三轴装置如“一种基于常规土工三轴仪的桩
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土接触面摩擦力的测试装置及其测试方法”，无法考虑土体在完全侧限条件下静止土压力系数为恒定常数的情况。
[0013]（2）关于温控直剪仪装置，最大的问题在于剪切面，直剪试验中桩
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土界面实际上是平面而非实际工程中的圆柱形界面，且桩与土体发生相对位移过程中，真实剪切面会发生改变：直剪试验剪切时上、下盒错开，受剪切面积逐渐减小，而在计算抗剪强度时仍取试验前的横截面积；直剪试验中剪切面上的正应力逐渐增大，而非定值。此外在剪切边界处也会发生应力集中等无法定量化描述的现象。
[0014]因此，如何提供一种桩
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土界面剪切试验装置，可以较好的模拟现场实际情况，可以更精准的测量桩
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土界面剪切强度、相对位移、桩身沉降与机械载荷、温度载荷之间的热力耦合关系，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0015]为了解决现有技术中的问题，本技术提供了一种温度与应力独立控制的桩
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土界面剪切试验装置。
[0016]本技术提供了一种温度与应力独立控制的桩
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土界面剪切试验装置，包括带有循环U型管的模型桩、刚性内桶、刚性外桶、第一反力架、第二反力架、升降机构、温度控制系统和应力控制系统，其中，所述带有循环U型管的模型桩穿过所述刚性内桶并放置在所述第一反力架上，所述第二反力架的支撑脚穿过所述第一反力架的底部空心部位而竖立在地面或支撑物体上，所述升降机构固定在地面或支撑物体上，所述第一反力架设置在所述升降机构上，所述刚性内桶、刚性外桶同轴设置，所述模型桩、刚性内桶之间填充有土体试样，通过所述第一反力架及应力控制系统控制模型桩应力，通过所述第二反力架及应力控制系统控制土体试样应力，所述刚性内桶、刚性外桶之间填充有传热液体，所述温度控制系统包括第一温度控制系统和第二温度控制系统，通过所述第一温度控制系统控制所述传热液体的温度，通过所述第二温度控制系统控制所述循环U型管内的液体的温度，通过所述升降机构推动第一反力架和模型桩同时向上移动，从而产生桩
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土界面的相对位移。
[0017]作为本技术的进一步改进，所述应力控制系统包括盖板、位移传感器、传力杆和气压加载装置，所述气压加载装置通过所述传力杆与所述盖板连接，所述位移传感器固定在所述盖板上。
[0018]作为本技术的进一步改进，所述应力控制系统至少有三个，分别为第一应力
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度与应力独立控制的桩
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土界面剪切试验装置，其特征在于：包括带有循环U型管的模型桩、刚性内桶、刚性外桶、第一反力架、第二反力架、升降机构、温度控制系统和应力控制系统，其中，所述带有循环U型管的模型桩穿过所述刚性内桶并放置在所述第一反力架上，所述第二反力架的支撑脚穿过所述第一反力架的底部空心部位而竖立在地面或支撑物体上，所述升降机构固定在地面或支撑物体上，所述第一反力架设置在所述升降机构上，所述刚性内桶、刚性外桶同轴设置，所述模型桩、刚性内桶之间填充有土体试样，通过所述第一反力架及应力控制系统控制模型桩应力，通过所述第二反力架及应力控制系统控制土体试样应力，所述刚性内桶、刚性外桶之间填充有传热液体，所述温度控制系统包括第一温度控制系统和第二温度控制系统，通过所述第一温度控制系统控制所述传热液体的温度，通过所述第二温度控制系统控制所述循环U型管内的液体的温度，通过所述升降机构推动第一反力架和模型桩同时向上移动，从而产生桩
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土界面的相对位移。2.根据权利要求1所述的温度与应力独立控制的桩
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土界面剪切试验装置，其特征在于：所述应力控制系统包括盖板、位移传感器、传力杆和气压加载装置，所述气压加...

【专利技术属性】
技术研发人员：泰培，郑翔，李兆锋，陈锐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：新型
国别省市：