一種用于不對稱邊載作用下群樁受力的測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，屬于受力測量技術領域。
【背景技術】
[0002]粧基在負摩阻力作用下會產生粧身軸力加大、沉降增加的現象，嚴重時會引起粧身及上部結構損壞。目前該領域的研宄人員多關注土表均布堆載作用下粧基負摩阻力問題。實際工程中土表堆載常以邊載的形式存在。例如較為常見的軟土地區(qū)橋臺粧基受到路堤堆載、碼頭粧基受到后方場區(qū)堆載等不對稱邊載作用。相比土表均布堆載，當土表堆載分布在粧基側邊時粧基受力機理更為復雜，粧基不但承受因土體下沉引起的豎向負摩阻力作用而且還承擔土體側移的水平側壓力作用。
[0003]目前，國內外不對稱邊載作用下群粧受力室內試驗研宄很少，已有的試驗中邊載模擬有采用直接堆載和千斤頂模擬加載，對于模型試驗直接堆載往往難以獲得較大的邊載值，千斤頂加載方式雖然可以給模型土體施加較大荷載，但是繁瑣的反力裝置給試驗帶來麻煩，尤其是在不對稱邊載下，千斤頂加載需在兩側都設置反力裝置，在狹小的實驗箱中不易模擬這種不對稱邊載；而且，千斤頂加載多以鋼板作為傳力介質，剛性板與土體的接觸和實際工程中堆載與土層的柔性接觸有明顯不同。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，通過利用高壓空氣對土體進行不對稱加載，保證土體和荷載的柔性接觸。
[0005]為了實現上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案:
一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，包括實驗箱、加載箱、模型粧、孔壓計、采集儀和高清攝像機；所述實驗箱內裝載有分層設置的土體；所述采集儀和高清攝像機均設置在實驗箱的外側；所述加載箱位于所述土體的表面，包括上隔離板、側隔離板和粘附在所述側隔離板內表面的橡膠膜；所述上隔離板上設置有通孔，分別安裝有進氣孔和氣壓表；所述模型粧安插在實驗箱中，模型粧的表面貼覆有應變片，模型粧的粧頂插有別針；所述孔壓計分層埋在所述土體中；所述孔壓計和應變片均通過導線與采集儀連接。
[0006]前述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述側隔離板與實驗箱箱壁三邊相貼，橡膠膜粘附在側隔離板的內表面。
[0007]前述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述實驗箱兩側均安裝有加載箱。
[0008]前述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，每個所述加載箱的上板水平方向設置有與所述實驗箱側壁通過螺栓連接的凸起段；所述模型粧均勻布置在兩側加載箱的中間。
[0009]前述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述模型粧采用空心管粧；所述應變片貼覆在模型粧的內壁面上。
[0010]前述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述實驗箱的底部設置有排水龍頭。
[0011]前述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述土體包括位于上層與下層的砂土層和位于中間層的黏土層；所述孔壓計分別設置在黏土層的不同深度。
[0012]本發(fā)明所達到的有益效果:1.利用高壓空氣對土體加載，在加載過程中，荷載施加值容易控制，容易模擬不對稱邊載的條件；2.高壓空氣加載方式通過橡膠膜將空氣壓強施予土體，可使土體和荷載的接觸為柔性，符合實際工程中堆載在軟土表面作用的情況；3.裝置安裝簡便，只需用螺栓將加載箱與實驗箱箱壁的翼緣固定起來即可，加載箱和鐵箱均使用廉價的鋼板，加載箱下面用橡膠膜密封起來，除了充氣設備，該設備的成本很低廉，不需要多個千斤頂來完成不對稱加載；4.該實驗箱無固定底部，可以任意移動，擺放空間充裕，而且可以重復利用；5.采用黏土作為實驗土層，能夠有效模擬實際工程，底層的砂土層作為排水層，加快了黏土的排水速率，黏土頂端的砂土層則將荷載均勻的分布到黏土層；6.粧身位移的測量采用PIV技術，更精確的描述粧的水平變形量和豎向沉降量以及變形速率，該技術的使用可以提高實驗數據的精度，有利于增強實驗結果的準確性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的正向剖視圖；
圖2是本發(fā)明的側向剖視圖；
圖3是本發(fā)明的俯視圖。
[0014]圖中附圖標記的含義:
1-實驗箱、2-加載箱、201-上隔離板，202-側隔離板，203-橡膠膜，3-進氣孔、4-氣壓表、5-排水龍頭、6-模型粧、7-孔壓計、8-米集儀、9-砂土層、10-黏土層、11-應變片、12-螺檢、13-別針、14- _清攝像機。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0016]本發(fā)明涉及的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，包括實驗箱1、加載箱2、模型粧6、孔壓計7、采集儀8和高清攝像機14。
[0017]如圖1所示，實驗箱I內裝載有分層設置的土體，從上到下依次包括砂土層9、黏土層10和砂土層9?？讐河?分別設置在黏土層10的不同深度，通過導線與采集儀8連接。實驗箱I底部附近設置排水龍頭5。
[0018]加載箱2的側隔離板202內表面與橡膠膜203粘結，橡膠膜203與土層頂部接觸。加載箱2上隔離板201與實驗箱I側壁翼緣通過螺栓12連接，實驗箱I兩側分別固定加載箱2。加載箱2上隔離板201有通孔，分別為進氣孔3和氣壓表4安裝孔。
[0019]模型粧6在兩側加載箱2即兩側邊載中間均勻布置。模型粧6頂部放置別針13，作為高清攝像機14的拍攝對象，用來研宄粧身的位移變化情況。應變片11貼覆在模型粧6表面，而且與采集儀8通過導線連接。
[0020]為了保證高壓空氣荷載能夠均勻地與上層砂土完全接觸，加載箱2三面的側隔離板202與實驗箱I箱壁緊密貼合，側隔離板202底端輕輕放在上層砂土表面，防止橡膠膜203向外鼓出。橡膠膜203作為加載箱2的底面與上層砂土相接，實現荷載與土層的柔性接觸，而且通過焊接或是切割隔離板，可以增加荷載的高度，調節(jié)土層的厚度。
[0021]模型粧6為空心管粧。應變片11貼覆在模型粧6內壁上，可以避免模型粧6外側的土體和土體中的水對應變片11的破壞，使得應變片11采集的數據更加準確。
[0022]本裝置適用于一般的實驗箱，能夠模擬不同程度不對稱邊載作用下的群粧或單粧的受力，適應于單粧和群粧的負摩阻力和水平受力以及下曳位移等的分析。
[0023]本裝置的安裝過程是:
首先，鋪設測試元件。在黏土層10中的不同深度埋設孔壓計7，將應變片11貼覆在模型粧6的內表面，并將應變片11、孔壓計7和采集儀8通過導線連接，將模型粧6埋入土體中。
[0024]其次，依據設計荷載寬度和高度制作加載箱2，在加載箱2上隔離板201留進氣孔3并安裝氣壓表4，將橡膠膜203黏貼在側隔離板202內表面，形成密封的加載箱2。然后在加載箱2上隔離板201凸起段和實驗箱I上翼緣打孔，用螺栓12將加載箱2固定在實驗箱I里，使加載箱2的側隔離板202緊貼實驗箱I內壁。模型粧6上插別針13，將高清攝像機14擺設好，對準模型粧6。
[0025]本裝置測量過程是:
打開排水龍頭5，上層砂土預壓排水，待黏土層10狀態(tài)穩(wěn)定，啟動高清攝像機14和采集儀8。
[0026]啟動充氣設備，使高壓空氣從進氣孔3進入加載箱2，使氣壓表4顯示到設計荷載停止充氣，關閉進氣孔3。另一側開始充氣，同上述過程直至達到預設荷載。高清攝像機14和采集儀8各自采集黏土固結過程中相關試驗數據。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，包括實驗箱、加載箱、模型粧、孔壓計、采集儀和高清攝像機；所述實驗箱內裝載有分層設置的土體；所述采集儀和高清攝像機均設置在實驗箱的外側； 所述加載箱位于所述土體的表面，包括上隔離板、側隔離板和粘附在所述側隔離板內表面的橡膠膜；所述上隔離板上設置有通孔，分別安裝有進氣孔和氣壓表； 所述模型粧安插在實驗箱中，模型粧的表面貼覆有應變片，模型粧的粧頂插有別針；所述孔壓計分層埋在所述土體中；所述孔壓計和應變片均通過導線與采集儀連接。2.根據權利要求1所述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述側隔離板與實驗箱箱壁三邊相貼，橡膠膜粘附在側隔離板的內表面。3.根據權利要求2所述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述實驗箱兩側均安裝有加載箱。4.根據權利要求2所述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，每個所述加載箱的上板水平方向設置有與所述實驗箱側壁通過螺栓連接的凸起段；所述模型粧均勻布置在兩側加載箱的中間。5.按照權利要求1所述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述模型粧采用空心管粧；所述應變片貼覆在模型粧的內壁面上。6.根據權利要求1所述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述實驗箱的底部設置有排水龍頭。7.根據權利要求1所述的一種用于不對稱邊載作用下群粧受力的測定裝置，其特征是，所述土體包括位于上層與下層的砂土層和位于中間層的黏土層；所述孔壓計分別設置在黏土層的不同深度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于不對稱邊載作用下群樁受力的測定裝置，其特征是，包括實驗箱、加載箱、模型樁、孔壓計、采集儀和高清攝像機；所述實驗箱內裝載有分層設置的土體；所述采集儀和高清攝像機均設置在實驗箱的外側。本發(fā)明所達到的有益效果：1.利用高壓空氣對土體加載，在加載過程中，荷載施加值容易控制，容易模擬不對稱邊載的條件；2.高壓空氣加載方式通過橡膠膜將空氣壓強施予土體，可使土體和荷載的接觸為柔性，符合實際工程中堆載在軟土表面作用的情況。
【IPC分類】E02D33/00
【公開號】CN104988956
【申請?zhí)枴緾N201510258913
【發(fā)明人】黃挺, 鄭金海, 吳彬, 袁宇
【申請人】河海大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月20日