【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桩基试验，尤其是一种桩-土相互作用模拟试验系统及方法。
技术介绍
1、目前桩基设计存在只注意验算竖向力而多忽视水平地震力的问题。正常的桩基抗震设计应包括竖向力和水平力的考虑，以及基础与上部结构的协同工作的考虑；由于桩基长径比一般较大，所以它的竖向承载力高，而水平承载力相对较差，桩的侧向强度问题桩抗震设计的难点，因为人们对地震反应下桩-土相对作用所引起的应力应变研究还不够深入。
2、桩-土耦合相互作用是一个复杂的问题，目前针对桩-土相互作用地震响应的研究采用的试验方法主要有两大类即现场试验与室内试验。现场试验可以提供关于原型结构一致的场地条件及足尺的模型结构，但现场试验的成本昂贵，无法进行大量对比实验，而且实验荷载的施加往往通过激励振子施加在桩头，这与实际的地震荷载作用下桩-土-结构的相互作用的条件相去甚远。室内模型实验经济效益较高，且处于室内受控条件下，可重复性好，可在较短时间内进行大量对比试验。室内模试验时，目前主要通过采用剪切箱来模拟边界效应引。但是，受模型箱以及台面尺寸较小影响，一般只能开展小比例尺的模型试验，且增加了测量设备安装的困难，综上目前桩-土耦合作用的振动台试验方面还有诸多需要改进的地方。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种桩-土相互作用模拟试验系统及方法，旨在解决现有技术中的问题。
2、本申请实施例提供了一种桩-土相互作用模拟试验系统，包括振动台和放置在台上桩加承台试件；所述振动台上设有多个桩-土相互作用加载机构；所述
3、进一步地，所述下方封板与弧形构件通过螺栓相连接；所述下方封板底部通过螺栓设置在振动台台面上。
4、进一步地，所述桩端锚固件包括上箍板、橡胶垫和下箍板；所述上箍板为半圆形管片；所述下箍板上部为半圆形管片，下箍板底部与振动台栓接；所述下箍板与上箍板的管片半径相同；所述橡胶垫套接在桩基端头；所述上箍板和下箍板通过螺栓相接构成一个圆环，箍在橡胶垫外表面。
5、进一步地，所述桩轴向力加载机构包括预应力钢索和锚具；所述预应力钢索一端穿过承台，另一端穿过钢板；所述预应力钢索端部通过锚具固定。
6、进一步地，所述滑轨机构包括上层滑轨和下层滑轨，所述上层滑轨与下层滑轨均包括至少两条滑轨；所述上层滑轨垂直于桩轴安装并与承台滑动连接，用于模拟水平剪切力；所述上层滑轨与下层滑轨相互正交设置。
7、进一步地，所述下层滑轨沿桩轴方向安装并与振动台滑动连接；所述上层滑轨与下层滑轨之间设有连接钢板；所述连接钢板上下两面分别设有导轨和滑块。
8、一种基于桩-土相互作用模拟试验系统的试验方法，包括以下步骤：
9、步骤s1：加工桩加承台试件，并在指定位置粘贴应变片、位移传感器、加速度传感器；
10、步骤s2：将滑轨机构底部固定到振动台台面安装位上；
11、步骤s3：将桩土作用加载机构中的下方封板固定到台面安装位上；
12、步骤s4：吊装桩加承台试件，承台用螺栓固定在滑轨机构上，桩身搁置在桩土作用加载机构中的下方封板的分力板上；
13、步骤s5：将预先选好的预应力钢索一端穿过承台预留孔洞，另一端穿过顶在桩端部的厚钢板，桩端和厚钢板之间设置力传感器，两端张拉预应力钢索，按照设计标准值的进行逐级加载，并通过力传感器观测桩身轴向力的大小，加载到设计标准值的100％时停留时间5min，用锚具，锚固好预应力钢索两端，保持桩身轴向力不变；
14、步骤s6：将桩-土作用加载机构中的弧形构件与下方封板两两之间通过螺栓固接；
15、步骤s7：将各测试仪器的数据线，连接到计算机上，测试数据采集系统的正常使用；
16、步骤s8：开始振动台试验，采集测试数据。
17、本专利技术的有益效果是：该试验装置结构简单，构造巧妙，尺寸小，安装操作简单，能够实现完成大尺寸的桩基础试件的振动台试验。经济效益较高，且处于室内受控条件下，主要结构材料能够重复利用，满足了环保性要求，可在较短时间内进行大量对比试验。克服了采用剪切箱来模拟边界效应时需要较大的试验台面，难以模拟桩-土相互作用的问题，一般只能开展小比例尺的模型试验的局限。
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1.一种桩-土相互作用模拟试验系统，包括振动台和放置在台上的桩加承台试件，其特征在于，所述振动台上设有多个桩-土相互作用加载机构；所述桩-土相互作用加载机构沿试件桩轴延伸方向依次安装振动台上，所述桩-土相互作用加载机构包括弧形构件、弹簧、分力板以及下方封板；所述弧形构件由两个相连的1/4圆环管片构成；所述下方封板由两个相连的安装板组成；所述安装板内表面为圆弧钢制管片；所述安装板内表面的管片半径与弧形构件相同；所述弧形构件底部与下方封板相接；所述分力板为多个钢制弧形管片；所述分力板铺设安装在试验桩外表面；所述弹簧一端与分力板外侧面焊接，弹簧另一端通过长直螺栓与弧形构件和下方封板相连；所述弹簧用于模拟桩周土层的土压力作用；所述试件中桩基底面与钢板抵接；所述钢板与桩底之间安装力传感器；所述试件中桩基端部设有桩端锚固件；所述钢板与承台之间设有桩轴向力加载机构；所述试件中承台底部设有滑轨机构。
2.根据权利要求1所述的桩-土相互作用模拟试验系统，其特征在于，所述下方封板与弧形构件通过螺栓相连接；所述下方封板底部通过螺栓设置在振动台台面上。
3.根据权利要求1所述的桩
4.根据权利要求1所述的桩-土相互作用模拟试验系统及方法，其特征在于，所述桩轴向力加载机构包括预应力钢索和锚具；所述预应力钢索一端穿过承台，另一端穿过钢板；所述预应力钢索端部通过锚具固定。
5.根据权利要求1所述的桩-土相互作用模拟试验系统及方法，其特征在于，所述滑轨机构包括上层滑轨和下层滑轨，所述上层滑轨与下层滑轨均包括至少两条滑轨；所述上层滑轨垂直于桩轴安装并与承台滑动连接，用于模拟水平剪切力；所述上层滑轨与下层滑轨相互正交设置。
6.根据权利要求5所述的桩-土相互作用模拟试验系统及方法，其特征在于，所述下层滑轨沿桩轴方向安装并与振动台滑动连接；所述上层滑轨与下层滑轨之间设有连接钢板；所述连接钢板上下两面分别设有导轨和滑块。
7.一种基于权利要求1至6任一项中所述的桩-土相互作用模拟试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种桩-土相互作用模拟试验系统，包括振动台和放置在台上的桩加承台试件，其特征在于，所述振动台上设有多个桩-土相互作用加载机构；所述桩-土相互作用加载机构沿试件桩轴延伸方向依次安装振动台上，所述桩-土相互作用加载机构包括弧形构件、弹簧、分力板以及下方封板；所述弧形构件由两个相连的1/4圆环管片构成；所述下方封板由两个相连的安装板组成；所述安装板内表面为圆弧钢制管片；所述安装板内表面的管片半径与弧形构件相同；所述弧形构件底部与下方封板相接；所述分力板为多个钢制弧形管片；所述分力板铺设安装在试验桩外表面；所述弹簧一端与分力板外侧面焊接，弹簧另一端通过长直螺栓与弧形构件和下方封板相连；所述弹簧用于模拟桩周土层的土压力作用；所述试件中桩基底面与钢板抵接；所述钢板与桩底之间安装力传感器；所述试件中桩基端部设有桩端锚固件；所述钢板与承台之间设有桩轴向力加载机构；所述试件中承台底部设有滑轨机构。
2.根据权利要求1所述的桩-土相互作用模拟试验系统，其特征在于，所述下方封板与弧形构件通过螺栓相连接；所述下方封板底部通过螺栓设置在振动台台面上。
3.根据权利要求1所述的桩-土相互作用模拟试验系统，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹爽，张颖，刘彦辉，黄襄云，郝霖霏，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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