專利名稱：一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量含樁土體性能的裝置，具體來說，涉及一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，在國內(nèi)外樁基負(fù)摩阻力室內(nèi)試驗(yàn)中，土體加載的問題一直沒有較好的解決。已有的研究多采用高壓空氣或者砂土堆載，但是這兩種方法都有明顯的缺陷。例如，從已有幾例采用高壓空氣對土體加載的負(fù)摩阻力試驗(yàn)來看，雖然可以達(dá)到較大的土體加載值OlOOkPa)，但是需要在密封容器內(nèi)進(jìn)行，除試驗(yàn)設(shè)備造價(jià)不菲外，因容器空間有限，無法進(jìn)行樁頂加載及相關(guān)測試儀器的架設(shè)。因此該試驗(yàn)多局限于研究均布土載作用下群樁內(nèi)外的沉降差，研究內(nèi)容單一。采用砂土堆載的方法對土體加載則無需在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，具有較大的測試儀器架設(shè)空間，能夠?qū)Χ囗?xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，但是因?yàn)樵囼?yàn)箱高度及砂土密度有限，所以模擬的土體堆載值較低(IOkPa左右)，造成樁負(fù)摩阻力值較低，嚴(yán)重影響試驗(yàn)效 果O
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，該測量裝置利用千斤頂對土體和模型樁加載，可以獲得足夠的加載壓力，保證負(fù)摩阻力測量的準(zhǔn)確性。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，該測量裝置包括含有第一頂梁的第一反力裝置、上千斤頂、上載荷板、下載荷板、盛有土體的試驗(yàn)箱體、含有第二頂梁的第二反力裝置、模型樁、承臺板、下千斤頂、第一位移傳感器、應(yīng)變片、應(yīng)變采集儀、平衡梁、沉降標(biāo)和第二位移傳感器，其中，所述的第一反力裝置、第二反力裝置和應(yīng)變采集儀位于試驗(yàn)箱體的外側(cè)；下載荷板位于試驗(yàn)箱體中的土體上表面，下載荷板中設(shè)有通孔；模型樁的底端位于試驗(yàn)箱體的土體中，模型樁的頂端穿出下載荷板的通孔；承臺板位于模型樁上方，且承臺板的底面貼覆在模型樁的頂端；下千斤頂固定在承臺板頂面，且第二反力裝置的第二頂梁位于下千斤頂?shù)纳戏剑簧陷d荷板位于第二反力裝置上方，且上載荷板和下載荷板之間通過支撐柱固定連接，上載荷板和下載荷板均呈水平布置；上千斤頂固定在上載荷板頂面，且第一反力裝置的第一頂梁位于上千斤頂?shù)纳戏?；平衡梁位于上載荷板與下載荷板之間，且平衡梁固定連接在試驗(yàn)箱體的壁面上；沉降標(biāo)的底端位于試驗(yàn)箱體的土體中，沉降標(biāo)的頂端穿出下載荷板的通孔；第一位移傳感器位于沉降標(biāo)的頂部，且第一位移傳感器通過磁性表座固定在平衡梁上；第二位移傳感器位于承臺板的頂面，且第二位移傳感器通過磁性表座固定在平衡梁上，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別通過導(dǎo)線與位移采集儀連接；應(yīng)變片貼覆在模型樁的表面，且應(yīng)變片通過導(dǎo)線與應(yīng)變采集儀連接。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果[0008]I.利用上千斤頂對土體加載，可以獲得足夠的加載壓力，保證負(fù)摩阻力測量的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)有技術(shù)中，利用高壓空氣在密閉環(huán)境中對土體加載，其施加的荷載力通常只有100千帕左右。而在本實(shí)用新型中，采用上千斤頂，通過油泵可以實(shí)現(xiàn)較大的加載值，模擬的土體表面堆載可以容易的達(dá)到幾百千帕級別。較大的土表堆載能夠引實(shí)用新型顯的土體沉降，從而獲得顯著的樁基負(fù)摩阻力。由于土體沉降明顯，所以通過應(yīng)變采集儀、第一位移傳感器和第二位移傳感器采集的數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)，可以減少儀器測量誤差對試驗(yàn)結(jié)果影響。2.該測量裝置無須在密封狀態(tài)下工作，造價(jià)低廉。現(xiàn)有技術(shù)中，利用高壓空氣對土體加載必須在密閉環(huán)境中進(jìn)行，整個(gè)測量裝置的造價(jià)較高。而在本實(shí)用新型中，測量裝置中的試驗(yàn)箱體為開放型，無需氣密設(shè)置，測量裝置的主要組成部件試驗(yàn)箱體、上載荷板、下載荷板、承臺板、第一反力裝置和第二反力裝置，均為價(jià)格低廉的鋼板制成。測量裝置總體構(gòu)造簡單，造價(jià)低廉。3.測試儀器擺放空間充裕。本實(shí)用新型的測量裝置可以根據(jù)試驗(yàn)需求，通過改變支撐柱的高度，獲得足夠的空間，用于平衡梁及第二反力裝置的架設(shè)，使相關(guān)測試儀器能夠 有足量空間得以擺放，進(jìn)而使測試項(xiàng)目不因儀器擺放的原因而減少。4.荷載可分級精確控制，有利于增強(qiáng)試驗(yàn)效果和提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測量過程中，通過精確的控制上千斤頂?shù)募虞d值，例如通過高精度液壓表控制上千斤頂?shù)募虞d值，可以精確控制土體加載值。實(shí)際工程中，地面堆載常以階段性分級施加的形式出現(xiàn)，本測量裝置可通過上千斤頂分級加載，實(shí)現(xiàn)土體的分級堆載作用，從而更好的模擬實(shí)際情況，并相對單次土體加載獲得更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這有利于增強(qiáng)試驗(yàn)效果和提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖I是本實(shí)用新型的正向剖視圖。圖2是本實(shí)用新型的側(cè)向剖視圖。圖3是本實(shí)用新型中第一移傳感器、平衡梁、沉降標(biāo)和應(yīng)變采集儀之間的連接結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新型中的上載荷板和下載荷板的俯視圖。圖中有第一反力裝置I、上千斤頂2、上載荷板3、下載荷板4、試驗(yàn)箱體5、第二反力裝置6、模型樁7、承臺板8、下千斤頂9、第一位移傳感器10、應(yīng)變片11、應(yīng)變采集儀12、支撐柱13、土體14、平衡梁15、沉降標(biāo)16、第二位移傳感器17、磁性表座18、拉桿19、第一頂梁101、第一反力柱102。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I至圖4所示，本實(shí)用新型的一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，包括含有第一頂梁101的第一反力裝置I、上千斤頂2、上載荷板3、下載荷板4、盛有土體14的試驗(yàn)箱體5、含有第二頂梁的第二反力裝置6、模型樁7、承臺板8、下千斤頂9、第一位移傳感器10、應(yīng)變片11、應(yīng)變采集儀12、平衡梁15、沉降標(biāo)16和第二位移傳感器17。第一反力裝置I、第二反力裝置6和應(yīng)變采集儀12位于試驗(yàn)箱體5的外側(cè)。下載荷板4位于試驗(yàn)箱體5中的土體14上表面。下載荷板4中設(shè)有通孔。下載荷板4的通孔的數(shù)量等于沉降標(biāo)16和模型樁7的數(shù)量之和。模型樁7的底端位于試驗(yàn)箱體5的土體14中，模型樁7的頂端穿出下載荷板4的通孔。一根模型樁7穿出下載荷板4的一個(gè)通孔。承臺板8位于模型樁7上方，且承臺板8的底面貼覆在模型樁7的頂端。下千斤頂9固定在承臺板8頂面，且第二反力裝置6的第二頂梁位于下千斤頂9的上方。第二頂梁用于限制下千斤頂9向上方的移動。上載荷板3位于第二反力裝置6上方，且上載荷板3和下載荷板4之間通過支撐柱13固定連接。上載荷板3和下載荷板4均呈水平布置。上千斤頂2固定在上載荷板3頂面，且第一反力裝置I的第一頂梁101位于上千斤頂2的上方。第一頂梁101用于限制上千斤頂2向上方的移動。平衡梁15位于上載荷板3與下載荷板4之間，且平衡梁15固定連接在試驗(yàn)箱體5的壁面上。在整個(gè)測量過程中，平衡梁15不受力，保持靜止?fàn)顟B(tài)。沉降標(biāo)16可以是多個(gè)，并可埋設(shè)在土體14的不同深度處。沉降標(biāo)16的底端位于試驗(yàn)箱體5的土體14中，沉降標(biāo)16的頂端穿出下載荷板4的通孔。第一位移傳感器10位于沉降標(biāo)16的頂部，且第一位移傳感器10通過磁性表座18固定在平衡梁15上。沉降標(biāo)16的頂端可以設(shè)置為平面，第一位移傳感器10置于沉降標(biāo)16的頂端上。磁性表座18固定在平衡梁15上,磁性表座18中的拉桿19與第一位移傳感器10固定連接。第二位移傳感器17位于承臺板8的頂面，且第 二位移傳感器17通過磁性表座18固定在平衡梁15上。磁性表座18固定在平衡梁15上，磁性表座18中的拉桿19與第二位移傳感器17固定連接。第一位移傳感器10和第二位移傳感器17分別通過導(dǎo)線與位移采集儀12連接。因?yàn)榈谝环戳ρb置I和第二反力裝置6在測量過程中都承受荷載，結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生變形，所以第一反力裝置I和第二反力裝置6不能用于架設(shè)第一位移傳感器10或第二位移傳感器17，否則第一位移傳感器10或第二位移傳感器17會產(chǎn)生很大的測量誤差。應(yīng)變片11貼覆在模型樁7的表面，且應(yīng)變片11通過導(dǎo)線與應(yīng)變采集儀12連接。進(jìn)一步，為了保證土體14和模型樁7受力均勻，上千斤頂2位于上載荷板3的幾何中心，下千斤頂9位于承臺板8的幾何中心，上載荷板3的幾何中心和下載荷板4的幾何中心位于同一豎線上，且支撐柱13均勻布置在上載荷板3的幾何中心周邊，模型樁7均勻布置在承臺板8的幾何中心周邊。上千斤頂2位于上載荷板3的幾何中心，上載荷板3的幾何中心和下載荷板4的幾何中心位于同一豎線上,支撐柱13均勻布置在上載荷板3的幾何中心周邊。這樣可以保證上載荷板3和下載荷板4受力均勻，進(jìn)而保證土體14受力均勻。如圖2所示，上載荷板3和下載荷板4的橫截面均為矩形，且上載荷板3和下載荷板4的中心點(diǎn)位于同一豎線上。在上載荷板3和下載荷板4之間設(shè)置四根支撐柱13，且四根支撐柱13到上載荷板3中心點(diǎn)的距離相等。當(dāng)然，上載荷板3和下載荷板4還可以是其他形狀，例如上載荷板3和下載荷板4的橫截面均為圓形。當(dāng)然，上載荷板3和下載荷板4之間可以設(shè)置6根、8根或者10根支撐柱13。下千斤頂9位于承臺板8的幾何中心，模型樁7均勻布置在承臺板8的幾何中心周邊。這樣可以保證承臺板8受力均勻，進(jìn)而保證模型樁7受力均勻。進(jìn)一步，所述的模型樁7為空心管，應(yīng)變片11貼覆在模型樁7的內(nèi)壁面上。將應(yīng)變片11貼覆在模型樁7的內(nèi)壁面上，可以避免模型樁7外側(cè)的土體對應(yīng)變片11的破壞，使得應(yīng)變片11采集的信息更加準(zhǔn)確。進(jìn)一步，第一反力裝置I的結(jié)構(gòu)可以是多種，本專利考慮到安裝的便利，優(yōu)選以下結(jié)構(gòu)第一反力裝置I還包括第一反力柱102，第一反力裝置I的第一頂梁101呈水平布置，第一反力柱102的一端固定連接第一頂梁101，第一反力柱102的另一端固定在地面上。第一反力柱102可以是兩根，分別布置在第一頂梁101的兩端。第二反力裝置6的結(jié)構(gòu)可以是多種，本專利考慮到安裝的便利，優(yōu)選以下結(jié)構(gòu)所述的第二反力裝置6還包括第二反力柱，第二反力裝置6的第二頂梁呈水平布置，第二反力柱的一端固定連接第二頂梁，第二反力柱的另一端固定在試驗(yàn)箱體5的外壁上。第二反力柱可以是兩根，分別布置在第二頂梁的兩端。該結(jié)構(gòu)的樁土負(fù)摩阻力的測量裝置適用于普通試驗(yàn)箱，能模擬較大土體堆載值，并有足夠空間用于樁頂加載及相關(guān)測試儀器的擺放。該測量裝置采用上千斤頂2模擬土體堆載，采用下千斤頂9模擬樁頂荷載，適用于單樁、群樁的負(fù)摩阻力模型試驗(yàn)。該測量裝置的安裝過程是首先，鋪設(shè)測試元件在土體14的不同深度處埋設(shè)沉降標(biāo)16，將應(yīng)變片11貼覆在模型樁7的內(nèi)表面，并將應(yīng)變片11和應(yīng)變采集儀12連接，將模型樁7埋設(shè)在土體14中；其次，依據(jù)試驗(yàn)箱體5的平面尺寸，制作設(shè)有通孔的下載荷板4，將下載荷板4放置在土體14表面，并使模型樁7的頂端穿過下載荷板4的通孔；然后，安裝下千斤頂9、承臺板8和第二反力裝置6，將承臺板8放置在模型樁7的上方，將下千斤頂9放置在承臺板8的頂面，將第二反力裝置6的第二頂梁設(shè)置在下千斤頂9的上方；接著，將·裝有支撐柱13的上載荷板3平穩(wěn)放置到下荷載板4的預(yù)定位置；最后，安裝平衡梁、上千斤頂2和第一反力裝置1，將上千斤頂2固定在上載荷板3的頂面，將第一反力裝置I的第一頂梁101設(shè)置在上千斤頂2的上方，將平衡梁15固定在試驗(yàn)箱體5的壁面上，并將第一位移傳感器10置于沉降標(biāo)16上，通過磁性表座18固定連接在平衡梁15上，將第二位移傳感器17置于承臺板8上，通過磁性表座18固定連接在平衡梁15上。該測量裝置的測量過程是由于第一反力裝置I和第二反力裝置6固定在試驗(yàn)箱體5的外壁上或者地面上，所以無論上千斤頂2或下千斤頂9在豎直方向如何伸展或者收縮，第一反力裝置I和第二反力裝置6都不會移動。啟動上千斤頂2，上千斤頂2向上伸展，由于第一反力裝置I對上千斤頂2縱向位移的限制，當(dāng)上千斤頂2的頂端抵觸到第一反力裝置I的第一頂梁101底面時(shí)，上千斤頂2對上載荷板3施加荷載，通過支撐柱13傳至下載荷板4，從而模擬均勻的地面堆載。啟動下千斤頂9，下千斤頂9向上伸展，由于第二反力裝置6的第二頂梁對下千斤頂9縱向位移的限制，當(dāng)下千斤頂9的頂端抵觸到第二反力裝置6的頂板底面時(shí)，下千斤頂9對承臺板8施加荷載，承臺板8將荷載傳至模型樁7，從而模擬均勻的模型樁加載。啟動上千斤頂2后，土體14受載發(fā)生沉降，同時(shí)帶動埋設(shè)在土體14內(nèi)的沉降標(biāo)16的沉降，通過第一位移傳感器10對沉降標(biāo)16頂部位移的采集，即可獲得沉降標(biāo)16底部處的土層沉降值；通過第二位移傳感器17對承臺板8頂部位移的采集，即可獲得模型樁7的沉降值。啟動上千斤頂2或下千斤頂9后，模型樁7發(fā)生壓縮變形，通過應(yīng)變采集儀12對應(yīng)變片11的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)換算可得到模型樁7的受力。上千斤頂2和下千斤頂9的啟動順序根據(jù)試驗(yàn)所需要模擬的工況而定，例如實(shí)際工程中先對樁基施加荷載后對土體施加荷載，試驗(yàn)?zāi)M時(shí)則需先啟動下千斤頂9,后啟動上千斤頂2。反之亦然。
權(quán)利要求1.一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括含有第一頂梁(101)的第一反力裝置(I)、上千斤頂(2)、上載荷板(3)、下載荷板(4)、盛有土體(14)的試驗(yàn)箱體(5)、含有第二頂梁的第二反力裝置(6)、模型樁(7)、承臺板(8)、下千斤頂(9)、第一位移傳感器(10)、應(yīng)變片(11)、應(yīng)變采集儀(12)、平衡梁(15)、沉降標(biāo)(16)和第二位移傳感器(17)，其中，所述的第一反力裝置(I )、第二反力裝置(6)和應(yīng)變采集儀(12) 位于試驗(yàn)箱體(5)的外側(cè)；下載荷板(4)位于試驗(yàn)箱體(5)中的土體(14)上表面，下載荷板(4)中設(shè)有通孔；模型樁(7)的底端位于試驗(yàn)箱體(5)的土體(14)中，模型樁(7)的頂端穿出下載荷板(4)的通孔；承臺板(8)位于模型樁(7)上方，且承臺板(8)的底面貼覆在模型樁(7)的頂端；下千斤頂(9)固定在承臺板(8)頂面，且第二反力裝置(6)的第二頂梁位于下千斤頂(9)的上方；上載荷板(3)位于第二反力裝置(6)上方，且上載荷板(3)和下載荷板(4 )之間通過支撐柱(13 )固定連接，上載荷板(3 )和下載荷板(4 )均呈水平布置；上千斤頂(2)固定在上載荷板(3)頂面，且第一反力裝置(I)的第一頂梁(101)位于上千斤頂(2)的上方；平衡梁(15)位于上載荷板(3)與下載荷板(4)之間，且平衡梁(15)固定連接在試驗(yàn)箱體(5)的壁面上；沉降標(biāo)(16)的底端位于試驗(yàn)箱體(5)的土體(14)中，沉降標(biāo)(16)的頂端穿出下載荷板(4)的通孔；第一位移傳感器(10)位于沉降標(biāo)(16)的頂部，且第一位移傳感器(10)通過磁性表座(18)固定在平衡梁(15)上；第二位移傳感器(17)位于承臺板(8)的頂面，且第二位移傳感器(17)通過磁性表座(18)固定在平衡梁(15)上，第一位移傳感器(10)和第二位移傳感器(17)分別通過導(dǎo)線與位移采集儀(12)連接；應(yīng)變片(11)貼覆在模型樁(7 )的表面，且應(yīng)變片(11)通過導(dǎo)線與應(yīng)變采集儀(12 )連接。
2.按照權(quán)利要求I所述的樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，其特征在于，所述的上千斤頂(2)位于上載荷板(3)的幾何中心，下千斤頂(9)位于承臺板(8)的幾何中心，上載荷板(3)的幾何中心和下載荷板(4)的幾何中心位于同一豎線上，且支撐柱柱(13)均勻布置在上載荷板(3)的幾何中心周邊，模型樁(7)均勻布置在承臺板(8)的幾何中心周邊。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，其特征在于，所述的模型樁(7)為空心管，應(yīng)變片(11)貼覆在模型樁(7)的內(nèi)壁面上。
4.按照權(quán)利要求I所述的樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，其特征在于，所述的第一反力裝置(I)還包括第一反力柱(102)，第一反力裝置(I)的第一頂梁(101)呈水平布置，第一反力柱(102)的一端固定連接第一頂梁(101)，第一反力柱(102)的另一端固定在地面上。
5.按照權(quán)利要求I所述的樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，其特征在于，所述的第二反力裝置(6)還包括第二反力柱，第二反力裝置(6)的第二頂梁呈水平布置，第二反力柱的一端固定連接第二頂梁，第二反力柱的另一端固定在試驗(yàn)箱體(5)的外壁上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種樁土負(fù)摩阻力的測量裝置，包括第一反力裝置、上千斤頂、上載荷板、下載荷板、試驗(yàn)箱體、第二反力裝置、模型樁、承臺板、下千斤頂、第一位移傳感器、應(yīng)變片、應(yīng)變采集儀、平衡梁、沉降標(biāo)和第二位移傳感器，下載荷板位于試驗(yàn)箱體的土體上表面，模型樁頂端穿出下載荷板的通孔；承臺板位于模型樁上方；下千斤頂固定在承臺板頂面；上載荷板位于第二反力裝置上方；上千斤頂固定在上載荷板頂面；沉降標(biāo)位于試驗(yàn)箱體土體中；第一位移傳感器位于沉降標(biāo)頂端，第二位移傳感器位于承臺板頂面，應(yīng)變片貼覆在模型樁表面，應(yīng)變片與應(yīng)變采集儀連接。該測量裝置利用千斤頂對土體和模型樁加載，獲得荷載值，保證負(fù)摩阻力測量的準(zhǔn)確性。
文檔編號E02D33/00GK202610847SQ20122009965
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者戴國亮, 黃挺, 龔維明, 劉立基 申請人:東南大學(xué)