[發(fā)明專利]考慮中主應(yīng)力影響的鋼板樁擋墻土壓力測試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910297312.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN110082190B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙伏田;劉軍;張福海;楊曉科;單鵬;劉明清;肖治民;周浩;孫磊;王賀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/08;G01D21/02;E02D33/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

考慮中主應(yīng)力影響的鋼板樁擋墻土壓力測試裝置及方法，屬于土力學(xué)中土壓力測試技術(shù)。所述土壓力測試裝置包括鋼板樁擋墻、模型槽、角度控制裝置和土壓力監(jiān)測采集裝置；鋼板樁擋墻包括四個(gè)鋼板樁、兩根可轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿和三根固定細(xì)桿，四個(gè)鋼板樁分別為鋼板樁一、鋼板樁二、鋼板樁三和鋼板樁四，鋼板樁一、鋼板樁二、鋼板樁三和鋼板樁四通過鎖扣結(jié)構(gòu)順次連接，形成擋土墻，鋼板樁一和鋼板樁四各通過一根固定細(xì)桿固定在所述模型槽的側(cè)壁內(nèi)，位于模型槽側(cè)壁內(nèi)的兩根固定細(xì)桿的頂部各安裝一個(gè)角度控制裝置；角度控制裝置包括旋轉(zhuǎn)盤和連接繩；土壓力監(jiān)測采集裝置包括頻率計(jì)和四個(gè)土壓力傳感器，每個(gè)鋼板樁的擋土側(cè)各安裝一個(gè)土壓力傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土力學(xué)中土壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種考慮中主應(yīng)力影響的鋼板樁擋墻土壓力測試裝置及方法。

背景技術(shù)

由于鋼板樁具有施工快、占地面積小、可循環(huán)利用等顯著優(yōu)勢，無論是在碼頭、擋土墻、防洪堤等永久性建筑物方面還是圍堰、基坑、防洪等臨時(shí)性構(gòu)筑物方面，鋼板樁均有廣泛地應(yīng)用，例如采用U型鋼板樁拼接而成的鋼板樁擋墻。土壓力作為鋼板樁擋墻上重要的荷載之一，對(duì)鋼板樁擋墻的荷載傳遞和受力機(jī)制有直接影響。因此，在進(jìn)行鋼板樁擋墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)土壓力的計(jì)算尤為重要。而現(xiàn)有規(guī)范關(guān)于鋼板樁擋墻土壓力計(jì)算的普遍做法是將其視為平面剛性擋墻，采用經(jīng)典土壓力理論進(jìn)行近似計(jì)算，因此忽略了鋼板樁的柔性及鋼板樁擋墻凹凸不平的橫截面特性。正因?yàn)殇摪鍢妒堑湫偷娜嵝灾ёo(hù)結(jié)構(gòu)且具有獨(dú)特的橫截面形狀，導(dǎo)致鋼板樁在打設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的施工變形且變形主要沿鋼板樁擋墻的中軸線方向發(fā)生。由于鋼板樁與土體的彈性模量存在較大差異，在后期鋼板樁擋墻被動(dòng)側(cè)土體的開挖卸載過程中受土體約束的鋼板樁變形會(huì)有所恢復(fù)，這一過程會(huì)引起鋼板樁的樁身應(yīng)力及主動(dòng)側(cè)土壓力發(fā)生重分布。大量的現(xiàn)場測試已證明土體開挖引起的應(yīng)力重分布不容忽視，然而，針對(duì)這一應(yīng)力調(diào)整過程的研究一直缺失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種考慮中主應(yīng)力影響的鋼板樁擋墻土壓力測試裝置，所述土壓力測試裝置包括鋼板樁擋墻、模型槽、角度控制裝置和土壓力監(jiān)測采集裝置；

鋼板樁擋墻包括四個(gè)鋼板樁、兩根可轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿和三根固定細(xì)桿，每個(gè)鋼板樁的兩個(gè)側(cè)面均設(shè)有鎖扣結(jié)構(gòu)，四個(gè)鋼板樁分別為鋼板樁一、鋼板樁二、鋼板樁三和鋼板樁四，鋼板樁一、鋼板樁二、鋼板樁三和鋼板樁四通過所述鎖扣結(jié)構(gòu)順次連接，形成擋土墻，每兩個(gè)相鄰鋼板樁的開口朝向相反，鋼板樁一和鋼板樁四各通過一根固定細(xì)桿固定在所述模型槽的側(cè)壁內(nèi)，位于所述模型槽側(cè)壁內(nèi)的兩根固定細(xì)桿的頂部各安裝一個(gè)角度控制裝置，鋼板樁一與鋼板樁二的鎖扣結(jié)構(gòu)扣合后所形成的扣槽內(nèi)安裝有一根可轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿，鋼板樁二與鋼板樁三的鎖扣結(jié)構(gòu)扣合后所形成的扣槽內(nèi)安裝有一根固定細(xì)桿，鋼板樁三與鋼板樁四的鎖扣結(jié)構(gòu)扣合后所形成的扣槽內(nèi)安裝有一根可轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿，每根可轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿均與所述模型槽轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每根固定細(xì)桿均與所述模型槽固定連接；

角度控制裝置包括旋轉(zhuǎn)盤和連接繩，旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在固定細(xì)桿上，連接繩的一端連接在旋轉(zhuǎn)盤的側(cè)壁，另一端連接在距離該固定細(xì)桿最近的可轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿的頂部；

土壓力監(jiān)測采集裝置包括頻率計(jì)和四個(gè)土壓力傳感器，每個(gè)鋼板樁的擋土側(cè)各安裝一個(gè)土壓力傳感器，土壓力傳感器位于鋼板樁的腹板中心處，四個(gè)土壓力傳感器均與頻率計(jì)相連。

所述土壓力測試裝置還包括至少一組約束裝置，每組約束裝置均包括兩個(gè)約束桿，每個(gè)約束裝置的兩個(gè)約束桿分別抵壓在所述擋土墻的兩側(cè)，且每根約束桿的兩端固定在所述模型槽的側(cè)壁上。

所述旋轉(zhuǎn)盤包括外環(huán)和內(nèi)環(huán)；

所述固定細(xì)桿的頂部依次穿過外環(huán)和內(nèi)環(huán)，外環(huán)上設(shè)有多個(gè)對(duì)稱布置的孔洞，每個(gè)孔洞中心至外環(huán)中心的距離相等，相鄰孔洞中心與外環(huán)中心形成的夾角相同；

內(nèi)環(huán)的外徑小于外環(huán)的外徑，外環(huán)和內(nèi)環(huán)固定連接，當(dāng)旋轉(zhuǎn)外環(huán)時(shí)，外環(huán)和內(nèi)環(huán)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述連接繩的一端固定在內(nèi)環(huán)的側(cè)壁。

所述旋轉(zhuǎn)盤還包括插銷和旋轉(zhuǎn)手輪，所述模型槽的頂部設(shè)有插銷孔；