[發明專利]擴大頭間距對擴底抗拔樁承載力的影響研究試驗裝置

在審

• 申請號: 201710201943.4
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106939622A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 張治國;李勝楠;姜蘊娟;王衛東
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術領域

本發明涉及一種樁基試驗裝置，具體涉及一種不同擴大頭間距對擴底抗拔樁承載力影響的研究試驗裝置。

背景技術

隨著我國經濟建設和工業的迅速發展，城市建設與土地資源緊張的矛盾日益突出，地下空間的利用受到越來越廣泛的重視，尤其是我國的沿海地區地下水位比較高，地下建筑物通常要承受巨大的浮力。建(構)筑物承受上拔荷載的情況愈來愈多。工程中承受上拔荷載或者承受豎向抗拔力的樁稱為抗拔樁，抗拔樁作為抗拔基礎的主要形式之一在工程中應用廣泛。在工程建設中，抗拔樁的承載力已成為控制工程質量的一個非常重要的手段。單樁承載力的準確對于各類建筑物基礎設計乃至上部結構的設計都起著舉足輕重的作用。國內現有研究工程實踐表明，擴底抗拔樁可以大幅度提高樁的抗拔能力，且在相同的抗浮要求下，擴底抗拔樁的造價大約為等截面抗拔樁的1/2至1/3。另外，增加擴大頭數量可以使抗拔樁承載力大幅提高。因此，擴底樁在技術、經濟上都具有很大的優越性。因此，深入探討多擴大頭之間的距離對于抗拔樁承載力的影響效應是當前樁基工程中的一個重要問題。

目前，國內外對擴底抗拔樁承載的研究已經取得了一定的理論成果。研究方法主要是理論分析法、數值模擬法以及現場檢測法。理論分析法是利用彈性理論，通過假定對研究模型進行簡化，但在一定程度上不能準確考慮樁土之間的復雜關系，并且計算量大；數值模擬方法一般需要借助大型商用軟件，數值模型的建立較為復雜且計算耗時。此外，由于土工測試儀器設備的限制很難獲得精確的土體物理力學參數，而土體參數的變化對數值模擬結果影響很大，因此容易造成計算結果的偏差。現場監測方法是獲取不同擴大頭間距時抗拔樁承載力數據的手段之一，但是受儀器設備以及人為觀察因素等限制，現場測試結果具有一定偏差，同時現場監測需要投入一定量的人力物力，現場預埋測試元件非常容易在施工中受到破壞，從而延誤監測乃至得到錯誤監測信息。

發明內容

本發明目的在于解決上述現有技術的不足，提出一種擴大頭間距對擴底抗拔樁承載力影響的研究實驗裝置，用于實現在不同擴大頭間距條件下抗拔樁承載力的模擬，準確測量在填土之后荷載引起的樁基上拔變形量,并對樁基進行豎向承載力進行分析。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種擴大頭間距對擴底抗拔樁承載力影響的研究實驗裝置，包括模型箱、樁基模型、應變計，豎向抗拔靜荷載試驗裝置，所述模型箱為鋁合金材料制成的長方形箱，其頂面設為開口，方便安置豎向抗拔靜荷載試驗裝置；所述樁基模型的抗拔樁樁體為鋁合金空心管制成的套管，樁身模型外壁粘貼十組應變片，每組應變片對稱分布于樁身中軸線兩側，十組應變片以樁身中心線為基準對稱分布；樁基模型放置于模型箱的正中間，樁身模型外壁靠近底端安裝若干擴大頭；所述豎向抗拔靜荷載試驗裝置安置在所述模型箱頂面，水平方向固定，垂直方向可以進行調節。

所述豎向抗拔靜荷載試驗裝置包括鋼筋混凝土墊塊、傳力板、反力梁、荷載板、樁頂連接筋、千斤頂、測試儀，所述反力梁下面兩端通過鋼筋混凝土墊塊安置在兩側的傳力板上，反力梁上面設有千斤頂 ，千斤頂上面放置荷載板，樁頂連接筋從反力梁中心穿過，與荷載板連接；千斤頂連接測試儀，通過測試儀來測量豎向抗拔靜荷載試驗裝置的上拔量。

所述擴大頭之間的間距通過滑動和螺栓的固定來調節，方便實現反復利用，多次試驗，尋找最佳擴大頭設置方案。

所述樁基模型采用簡支梁方法校正樁基模型的樁身，用于檢驗樁基模型本身尺寸是否合格和測量樁身的應變。

所述傳力板為剛性墊塊作，用于提供反力，兩個傳力板材料和尺寸完全相同，并且以樁基模型的樁身中心對稱放置。

所述千斤頂加壓時，千斤頂的上拔合力通過樁基模型中心。

所述測試儀在樁基模型兩個正交直徑方向各安置一個，使測試儀不受氣溫、振動外界影響。

本發明的有益效果是：

本發明與現有技術相比較，具有如下顯著優點：1、本試驗測試裝置可以手工制作，在相關科研中廣泛性良好，試驗測試方案具有較強擴展性，可以進一步應用到樁基施工的變形影響研究中；2、本試驗的模擬裝置可以較好對比擴大頭間距不同時，抗拔樁承載力的大小，并可以較為準確測出樁基上拔的觀測值；3、本試驗在實驗前先對樁基模型樁身應變計進行校正，通過對樁身彎矩應變計和軸力應變計的校正，可以反求出模型試驗時樁身各處的彎矩和軸力，使樁基模型的尺寸問題對結果的影響降低到最小；4、采用本套模擬測試裝置進行抗拔樁的試驗研究，可為樁基工程現場施工提供良好的咨詢與建議，對于制定樁基施工提供最優承載力提供一定的理論參考。

附圖說明