【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及管樁沉樁模擬試驗(yàn)，具體是一種模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置。
技術(shù)介紹
1、預(yù)制樁因成樁效率高、質(zhì)量好控制等優(yōu)點(diǎn)，使得預(yù)制樁成為陸域和水域建設(shè)構(gòu)筑物所廣泛使用的基礎(chǔ)形式之一，預(yù)制樁常見(jiàn)的有鋼管樁、phc樁等。預(yù)制樁一般采用沖擊、振動(dòng)、靜壓等方式實(shí)現(xiàn)沉樁，沖擊和振動(dòng)均為動(dòng)力沉樁方式。動(dòng)力沉樁的施工效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，是樁基礎(chǔ)成樁的主要方式之一。
2、面對(duì)復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境，常因?qū)?dòng)力沉樁規(guī)律缺乏認(rèn)識(shí)或分析經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)的不足，導(dǎo)致不少沉樁工程出現(xiàn)問(wèn)題，包括溜樁、拒錘和承載力難以滿(mǎn)足要求等，從而造成經(jīng)濟(jì)損失和安全風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這一問(wèn)題，可以采用現(xiàn)場(chǎng)試樁(即試驗(yàn)沉樁)來(lái)測(cè)量并獲取相關(guān)參數(shù)，以便計(jì)算相關(guān)指標(biāo)是否滿(mǎn)足承載能力要求。但現(xiàn)場(chǎng)試樁的成本太高，也很難完全覆蓋現(xiàn)場(chǎng)的所有地質(zhì)，尤其是土性多變、軟硬不一的特殊巖土。因此，在室內(nèi)模擬沉樁變?yōu)榻鉀Q這一問(wèn)題很重要的一種方式方法。
3、現(xiàn)有的模擬沉樁的試驗(yàn)裝置大多數(shù)是未考慮地應(yīng)力影響的小尺寸模型樁試驗(yàn)，其主要是以樁土相互作用力學(xué)參數(shù)測(cè)量為主，且主要以壓樁過(guò)程中樁周邊樁土應(yīng)力場(chǎng)變化，評(píng)估樁基受力的影響參數(shù)。這類(lèi)現(xiàn)有的模擬沉樁的試驗(yàn)裝置缺乏對(duì)沉樁過(guò)程貫入度的測(cè)量，特別是無(wú)法有效測(cè)量沉樁過(guò)程中，樁側(cè)和樁端所在位置的樁土相互作用隨土體位移的發(fā)展規(guī)律，無(wú)法模擬樁端土塞形成，從而無(wú)法建立沉樁位移與樁土相互作用力學(xué)參數(shù)的相互關(guān)系，進(jìn)而無(wú)法基于此優(yōu)化沉樁工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種模擬預(yù)制樁動(dòng)力
2、實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)的目的的技術(shù)方案為：一種模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，包括反力架、模型筒、滑動(dòng)底座、千斤頂、沉樁裝置、錘帽和觀測(cè)裝置，模型筒安裝在滑動(dòng)底座上，模型筒內(nèi)設(shè)置有用于容納樁土的腔體，千斤頂安裝在模型筒背離滑動(dòng)底座的一端，千斤頂與反力架抵接，
3、所述錘帽安裝在作為所述預(yù)制樁的管樁上，管樁穿過(guò)模型筒并插入位于模型筒內(nèi)的樁土內(nèi)，管樁的一端露出于模型筒外，錘帽位于管樁露出于模型筒外的一端上，
4、沉樁裝置用于實(shí)現(xiàn)以動(dòng)力沉樁方式將所述管樁貫入樁土內(nèi)，以模擬預(yù)制樁的動(dòng)力沉樁過(guò)程，
5、所述觀測(cè)裝置位于模型筒的外側(cè)。
6、進(jìn)一步地，所述反力架包括架體，以及安裝在架體上的主橫梁、方形底座和錨筋，所述千斤頂與主橫梁相抵接，方形底座固定安裝在架體的下端，主橫梁橫跨于架體上，
7、錨筋穿過(guò)于主橫梁和架體，以通過(guò)錨筋將主橫梁和架體固定連接，穿過(guò)主橫梁和架體的錨筋的一端上還安裝有錨錠塊，錨筋還穿過(guò)架體和方形底座并且外露于方形底座的外側(cè)，錨筋用于貫入地面而與地面固定連接，以將所述反力架固定安裝在地面上。
8、進(jìn)一步地，所述模型筒包括筒體、氣囊和加壓板，筒體包括腔體，氣囊安裝在腔體內(nèi)，且氣囊在充氣狀態(tài)下貼合于筒體的腔體內(nèi)壁，且將所述腔體形成一個(gè)容納空間，所述容納空間用于盛放樁土，所述加壓板蓋合于筒體或蓋合于筒體與氣囊上，所述加壓板中心和偏心處分別設(shè)置有通孔。
9、進(jìn)一步地，所述模型筒還包括觀察窗，在筒體和氣囊上分別挖設(shè)一個(gè)透孔，當(dāng)氣囊在充氣狀態(tài)貼合于筒體的腔體內(nèi)壁時(shí)，筒體上的透孔和氣囊上的透孔剛好相對(duì)，筒體上的透孔設(shè)置有網(wǎng)格柱，網(wǎng)格柱嵌入于該透孔上，氣囊上的透孔設(shè)置有透明件，網(wǎng)格柱位于透明件的正前方，管樁穿過(guò)通孔而插入樁土內(nèi)時(shí)，管樁正對(duì)于觀察窗，
10、所述網(wǎng)格柱包括若干立桿柱，各個(gè)立桿柱十字交叉連接在一起而形成一個(gè)陣列，網(wǎng)格柱上還安裝有朝向相異的第一激光燈、第二激光燈和第三激光燈，第一激光燈、第二激光燈和第三激光燈背離觀測(cè)裝置而可照射到模型筒內(nèi)的樁土表面，
11、所述網(wǎng)格柱將觀察窗按某一方向依次分成第一觀測(cè)區(qū)域、第二觀測(cè)區(qū)域和第三觀測(cè)區(qū)域，第一激光燈位于第一觀測(cè)區(qū)域，第二激光燈位于第二觀測(cè)區(qū)域，第三激光燈位于第三觀測(cè)區(qū)域，
12、所述管樁位于模型筒的一端上設(shè)置有應(yīng)變片和ccd傳感器，管樁的頂端和下端的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁均各安裝有壓阻式傳感器。
13、進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)底座包括滑動(dòng)架，以及安裝在滑動(dòng)架上的第一卡扣板、第二卡扣板、支撐板、若干滑動(dòng)軸和若干固定塊，各個(gè)滑動(dòng)軸平行間隔設(shè)置，滑動(dòng)軸的兩端分別固定連接于固定塊，固定塊固定安裝在滑動(dòng)架的兩端，支撐板安裝在滑動(dòng)架上并位于滑動(dòng)軸上方，第一卡扣板和第二卡扣板卡扣連接在滑動(dòng)架上，第一卡扣板和第二卡扣板分別位于支撐板的兩側(cè)，并與支撐板固定連接，第一卡扣板和第二卡扣板均位于滑動(dòng)架的上方，所述模型筒安裝在支撐板上，
14、所述滑動(dòng)軸沿著滑動(dòng)架的軸向呈低到高再到低依次設(shè)置。
15、進(jìn)一步地，所述沉樁裝置包括沖擊裝置和振動(dòng)裝置，沖擊裝置和振動(dòng)裝置是兩個(gè)獨(dú)立的分立部件。
16、進(jìn)一步地，所述沖擊裝置包括沖擊電機(jī)、沖擊輸出軸、牽引繩、錘體、塞桿和沖擊錘帽柱，沖擊電機(jī)的輸出軸與沖擊輸出軸連接，牽引繩的一端繞設(shè)在沖擊輸出軸上，牽引繩的另一端與錘體固定連接，
17、錘體與塞桿的一端固定連接，塞桿的另一端與沖擊錘帽柱固定連接，沖擊錘帽柱的外壁設(shè)置有錘帽外螺紋，沖擊錘帽柱通過(guò)錘帽外螺紋與錘帽內(nèi)壁的內(nèi)螺紋相匹配。
18、進(jìn)一步地，所述振動(dòng)裝置包括上箱體、下箱體、第一振動(dòng)裝置、第二振動(dòng)裝置、連接柱桿、振動(dòng)錘帽柱和若干楔形塊，第一振動(dòng)裝置安裝于下箱體內(nèi)，第二振動(dòng)裝置安裝于上箱體內(nèi)，上箱體層疊安裝于下箱體的上端，上箱體和下箱體固定或可拆卸連接，下箱體連接于連接柱桿的上端，連接柱桿的下端固定連接于振動(dòng)錘帽柱上，所述楔形塊固定連接于振動(dòng)錘帽柱背離連接柱桿的一端，各個(gè)楔形塊間隔分布設(shè)置。
19、進(jìn)一步地，所述第一振動(dòng)裝置包括第一電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸、第一活動(dòng)凸輪片、第二活動(dòng)凸輪片、第一固定凸輪片和第一底座，第一電機(jī)安裝在第一底座上，第一電機(jī)的輸出端，與第一轉(zhuǎn)軸連接，第一齒輪套設(shè)并固定在第一轉(zhuǎn)軸上，所述第一活動(dòng)凸輪片固定安裝在第一轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離第一電機(jī)的一端，第一齒輪和第一活動(dòng)凸輪片間隔設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一底座上，另一端向遠(yuǎn)離第一底座方向延伸而位于第一底座的外側(cè)，第二轉(zhuǎn)軸和第一轉(zhuǎn)軸平行間隔設(shè)置，第二齒輪套設(shè)并固定在第二轉(zhuǎn)軸上，第二齒輪和第一齒輪嚙合連接，第二活動(dòng)凸輪片固定安裝在第二轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離第一底座的一端，第二活動(dòng)凸輪片和第一活動(dòng)凸輪片平行設(shè)置，且沿著第二轉(zhuǎn)軸的軸向方向，第一活動(dòng)凸輪片和第二活動(dòng)凸輪片至少一部分重合在一起，第一固定凸輪片套設(shè)并固定在第二轉(zhuǎn)軸上，第二固定凸輪片介于第一底座和第二齒輪之間，
20、所述第二振動(dòng)裝置包括第二電機(jī)、第三齒輪、第四齒輪、第三轉(zhuǎn)軸、第四轉(zhuǎn)軸、第三活動(dòng)凸輪片、第四活動(dòng)凸輪片、第三固定凸輪片、第四固定凸輪片和第二底座，第二電機(jī)安裝在第二底座上，第二電機(jī)的輸出端與第三轉(zhuǎn)軸連接，第三齒輪套設(shè)并固定在第三轉(zhuǎn)軸上，所述第三活動(dòng)凸輪片固定安裝在第三轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離第二電機(jī)的一端，第三齒輪和第三活動(dòng)凸輪片間隔設(shè)置，第四轉(zhuǎn)軸的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括反力架、模型筒、滑動(dòng)底座、千斤頂、沉樁裝置、錘帽和觀測(cè)裝置，模型筒安裝在滑動(dòng)底座上，模型筒內(nèi)設(shè)置有用于容納樁土的腔體，千斤頂安裝在模型筒背離滑動(dòng)底座的一端，千斤頂與反力架抵接，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述反力架包括架體，以及安裝在架體上的主橫梁、方形底座和錨筋，所述千斤頂與主橫梁相抵接，方形底座固定安裝在架體的下端，主橫梁橫跨于架體上，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型筒包括筒體、氣囊和加壓板，筒體包括腔體，氣囊安裝在腔體內(nèi)，且氣囊在充氣狀態(tài)下貼合于筒體的腔體內(nèi)壁，且將所述腔體形成一個(gè)容納空間，所述容納空間用于盛放樁土，所述加壓板蓋合于筒體或蓋合于筒體與氣囊上，所述加壓板中心和偏心處分別設(shè)置有通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型筒還包括觀察窗，在筒體和氣囊上分別挖設(shè)一個(gè)透孔，當(dāng)氣囊在充氣狀態(tài)貼合于筒體的腔體內(nèi)壁時(shí)，筒體上的透孔和氣囊上的透孔剛好相對(duì)，筒體上的透孔
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)底座包括滑動(dòng)架，以及安裝在滑動(dòng)架上的第一卡扣板、第二卡扣板、支撐板、若干滑動(dòng)軸和若干固定塊，各個(gè)滑動(dòng)軸平行間隔設(shè)置，滑動(dòng)軸的兩端分別固定連接于固定塊，固定塊固定安裝在滑動(dòng)架的兩端，支撐板安裝在滑動(dòng)架上并位于滑動(dòng)軸上方，第一卡扣板和第二卡扣板卡扣連接在滑動(dòng)架上，第一卡扣板和第二卡扣板分別位于支撐板的兩側(cè)，并與支撐板固定連接，第一卡扣板和第二卡扣板均位于滑動(dòng)架的上方，所述模型筒安裝在支撐板上，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述沉樁裝置包括沖擊裝置和振動(dòng)裝置，沖擊裝置和振動(dòng)裝置是兩個(gè)獨(dú)立的分立部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述沖擊裝置包括沖擊電機(jī)、沖擊輸出軸、牽引繩、錘體、塞桿和沖擊錘帽柱，沖擊電機(jī)的輸出軸與沖擊輸出軸連接，牽引繩的一端繞設(shè)在沖擊輸出軸上，牽引繩的另一端與錘體固定連接，
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)裝置包括上箱體、下箱體、第一振動(dòng)裝置、第二振動(dòng)裝置、連接柱桿、振動(dòng)錘帽柱和若干楔形塊，第一振動(dòng)裝置安裝于下箱體內(nèi)，第二振動(dòng)裝置安裝于上箱體內(nèi)，上箱體層疊安裝于下箱體的上端，上箱體和下箱體固定或可拆卸連接，下箱體連接于連接柱桿的上端，連接柱桿的下端固定連接于振動(dòng)錘帽柱上，所述楔形塊固定連接于振動(dòng)錘帽柱背離連接柱桿的一端，各個(gè)楔形塊間隔分布設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一振動(dòng)裝置包括第一電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸、第一活動(dòng)凸輪片、第二活動(dòng)凸輪片、第一固定凸輪片和第一底座，第一電機(jī)安裝在第一底座上，第一電機(jī)的輸出端，與第一轉(zhuǎn)軸連接，第一齒輪套設(shè)并固定在第一轉(zhuǎn)軸上，所述第一活動(dòng)凸輪片固定安裝在第一轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離第一電機(jī)的一端，第一齒輪和第一活動(dòng)凸輪片間隔設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一底座上，另一端向遠(yuǎn)離第一底座方向延伸而位于第一底座的外側(cè)，第二轉(zhuǎn)軸和第一轉(zhuǎn)軸平行間隔設(shè)置，第二齒輪套設(shè)并固定在第二轉(zhuǎn)軸上，第二齒輪和第一齒輪嚙合連接，第二活動(dòng)凸輪片固定安裝在第二轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離第一底座的一端，第二活動(dòng)凸輪片和第一活動(dòng)凸輪片平行設(shè)置，且沿著第二轉(zhuǎn)軸的軸向方向，第一活動(dòng)凸輪片和第二活動(dòng)凸輪片至少一部分重合在一起，第一固定凸輪片套設(shè)并固定在第二轉(zhuǎn)軸上，第二固定凸輪片介于第一底座和第二齒輪之間，
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述觀測(cè)裝置包括相機(jī)、激光發(fā)射器、三腳架、支撐桿、計(jì)算機(jī)和無(wú)線(xiàn)通信模塊，相機(jī)安裝在三腳架的頂端，相機(jī)與計(jì)算機(jī)通信連接，激光發(fā)射器滑動(dòng)安裝在支撐桿上，并可沿著支撐桿的軸向滑動(dòng)，激光發(fā)射器與計(jì)算機(jī)電性連接，激光發(fā)射器發(fā)射激光到CCD傳感器上，
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括反力架、模型筒、滑動(dòng)底座、千斤頂、沉樁裝置、錘帽和觀測(cè)裝置，模型筒安裝在滑動(dòng)底座上，模型筒內(nèi)設(shè)置有用于容納樁土的腔體，千斤頂安裝在模型筒背離滑動(dòng)底座的一端，千斤頂與反力架抵接，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述反力架包括架體，以及安裝在架體上的主橫梁、方形底座和錨筋，所述千斤頂與主橫梁相抵接，方形底座固定安裝在架體的下端，主橫梁橫跨于架體上，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型筒包括筒體、氣囊和加壓板，筒體包括腔體，氣囊安裝在腔體內(nèi)，且氣囊在充氣狀態(tài)下貼合于筒體的腔體內(nèi)壁，且將所述腔體形成一個(gè)容納空間，所述容納空間用于盛放樁土，所述加壓板蓋合于筒體或蓋合于筒體與氣囊上，所述加壓板中心和偏心處分別設(shè)置有通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型筒還包括觀察窗，在筒體和氣囊上分別挖設(shè)一個(gè)透孔，當(dāng)氣囊在充氣狀態(tài)貼合于筒體的腔體內(nèi)壁時(shí)，筒體上的透孔和氣囊上的透孔剛好相對(duì)，筒體上的透孔設(shè)置有網(wǎng)格柱，網(wǎng)格柱嵌入于該透孔上，氣囊上的透孔設(shè)置有透明件，網(wǎng)格柱位于透明件的正前方，管樁穿過(guò)通孔而插入樁土內(nèi)時(shí)，管樁正對(duì)于觀察窗，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)底座包括滑動(dòng)架，以及安裝在滑動(dòng)架上的第一卡扣板、第二卡扣板、支撐板、若干滑動(dòng)軸和若干固定塊，各個(gè)滑動(dòng)軸平行間隔設(shè)置，滑動(dòng)軸的兩端分別固定連接于固定塊，固定塊固定安裝在滑動(dòng)架的兩端，支撐板安裝在滑動(dòng)架上并位于滑動(dòng)軸上方，第一卡扣板和第二卡扣板卡扣連接在滑動(dòng)架上，第一卡扣板和第二卡扣板分別位于支撐板的兩側(cè)，并與支撐板固定連接，第一卡扣板和第二卡扣板均位于滑動(dòng)架的上方，所述模型筒安裝在支撐板上，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬預(yù)制樁動(dòng)力沉樁的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述沉樁裝置包括沖擊裝置和振動(dòng)裝置，沖擊裝置和振動(dòng)裝置是兩個(gè)獨(dú)立的分立部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇世定，呂述暉，張博，吳佳琪，劉介山，李金祥，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中交四航工程研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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