[發明專利]一種豎向抗拉拔混凝土模型樁及其建造方法及應用

有效

• 申請號: 201610431808.4
• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN106013267B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 趙程;趙春風;賈尚華;馬闖闖;王文東;于志敏
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及土木水利工程中邊坡和地基中模型試驗技術領域，具體涉及一種豎向抗拉拔混凝土模型樁及其建造方法及應用。

背景技術

隨著城市建設的快速發展和交通、港口、碼頭等行業的蓬勃興起，樁基技術在我國得到廣泛應用，幾乎已普及于全國所有工程建設領域中，具有廣闊的發展前景。國內外很多學者在樁土相互作用機理方面進行了大量的探索并取得了很多成果，但由于樁-土相互作用關系十分復雜，單純理論分析難以準確探討樁基的實際工作性狀，試驗研究作用一種重要的研究手段得到廣泛應用?，F有試驗研究大多是基于現場實測數據和室內模型試驗來進行分析，現場實測由于環境復雜、影響因素多、測試數據質量差等諸多原因給數據分析帶來一定困難；室內模型試驗可以根據試驗目的，通過較為精確設定和控制邊界條件以及樁土材料特性，可以較好反映樁土作用的一些重要特征，為開展樁土相互作用機理研究提供可靠的研究數據，但現有室內模型試驗多采用小尺寸的玻璃棒、鋁管等材料來模擬基樁工作狀況，由于材料差異及尺寸效應影響，分析結果也難以反映樁基的實際工作性狀。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠更好反映樁基實際工作形狀的豎向抗拉拔混凝土模型樁及其建造方法及應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種豎向抗拉拔混凝土模型樁，所述模型樁包括樁頭、樁身以及設置在模型樁內部的樁芯，所述樁頭的中部開設出線口，該出線口與所述樁芯的頂部連通，所述樁芯包括鋁管以及均勻貼在鋁管內壁的應變片，所述應變片連接數據線，所述數據線通過所述鋁管的頂端以及出線口引出并連接數據分析儀。

所述的樁頭外側設有PVC管。樁頭置于模型槽上部，暴露于外部周邊沒有土體填充，因此采用PVC管能起到有效保護作用，避免意外損傷；其次在加載試驗過程中PVC管便于加載；再次樁芯導線需要引出，采用PVC管與樁身連接可以在管側開孔，能起到導線線頭的有效導出及線頭保護。

所述樁身和樁頭的材料選自細骨料混凝土或砂漿。

所述的細骨料混凝土所用石子采用過篩的“瓜子片”碎石，粒徑范圍控制在約為1～5mm，因為樁本身截面較小，內部尚存在一定范圍的樁芯，因此采用細骨混凝土(骨料直徑較小的混凝土)能夠保證預制樁樁身強度的同時滿足澆筑預制的要求。

所述的鋁管為由2根角鋁對接形成的口字形管，所述鋁管的底端通過將角鋁切削彎折進行封口，鋁管的頂端的一側開設用于引出數據線的側孔。

所述2根角鋁對接的接縫中填充環氧樹脂，以達到密封效果。

所述鋁管設置側孔的部分填充環氧樹脂，以達到密封效果。

所述應變片在樁芯同一深度處，對稱布設兩組，按照半橋布設原則，每組兩片，深度方向根據測試精度及測試要求可以布設4-10個深度位置，所述應變片通過730膠貼在所述鋁管的內壁，并通過環氧樹脂進行密封，這是因為預制樁工作環境為埋設在模型槽的土體當中，屬于有水存在的地下水環境，采用環氧樹脂密封能夠有效避免線頭受潮產生應變片失效，其次半橋連接的應變片線頭較多，采用環氧樹脂密封也能有效固定鏈接節點，起到加固鏈接的同時避免點頭短路，確保應變片的存活率及長期穩定性。

一種如上所述豎向抗拉拔混凝土模型樁的建造方法，包括以下幾個步驟：

(a)用細骨料混凝土或砂漿澆筑樁頭，并在樁頭外側套設PVC管，待用；

(b)在2根角鋁的內部貼上應變片，并將應變片連接數據線后用環氧樹脂密封，然后將2根角鋁對接并用環氧樹脂將接縫密封形成鋁管，并將數據線從鋁管的一端引出，并填充環氧樹脂將鋁管的一端密封，鋁管的另一端通過將角鋁切削彎折進行封口，待用；

(c)將步驟(b)所得鋁管設有側孔的一端嵌入步驟(a)所得樁頭中，并將數據線從樁頭的出線口中引出，得到樁頭、鋁管組合件；

(d)用細骨料混凝土或砂漿澆筑樁身，然后鉆孔并插入步驟(c)所得樁頭、鋁管組合件；

(e)澆筑細骨料混凝土或砂漿將樁身和樁頭連接固定并搗實形成模型樁，待養護至齡期滿即可對所得模型樁進行試驗。

一種如上所述豎向抗拉拔混凝土模型樁的應用，所述模型樁用于室內豎向抗拔加卸載試驗或樁側摩阻力試驗，所得實驗結果指導現場樁基的工作狀況。

該模型樁可以在室內模型槽中完成試驗豎向抗拔加卸載試驗或樁側摩阻力試驗，只要按照模型槽規格及試驗要求，適當調整此模型樁樁長即可，對于豎向抗拔加卸載試驗，可以使用模型槽加載裝置及簡易千斤頂加卸載。對于樁側摩阻力量測，利用模型樁內置的應變片，在豎向抗壓、抗拔加卸載試驗過程中，采用應變讀數即可泛酸量測。