一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定樁基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定樁基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置及方法。該裝置包括反力裝置、測(cè)量裝置和若干模型樁，所述反力裝置包括兩條鋼軌、四根立桿、兩條第一水平桿、兩條第二水平桿和一條第三水平桿，所述測(cè)量裝置包括豎直加壓裝置、沉降位移測(cè)量裝置及水平固定架；該方法包括：S1.安裝上述裝置并將模型樁壓至設(shè)定深度，S2.靜載試驗(yàn)，獲得初始Q～s曲線，S3.沿鋼軌移動(dòng)立桿獲得其他模型樁的初始Q～s曲線,S4.待樁在土中靜置至設(shè)計(jì)時(shí)間后重復(fù)S3，獲得不同休止時(shí)間段的Q～s曲線。本發(fā)明的裝置及方法的有益效果為，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)裝置在完成一次測(cè)量后即被廢棄，試驗(yàn)裝置拆裝復(fù)雜、難以重復(fù)利用等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定樁基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模 型裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著上部荷載的越來(lái)越大，天然地基很少能滿足建設(shè)的需求，粧基作為一種常見(jiàn) 的基礎(chǔ)形式而被廣泛應(yīng)用?；捇诔寥胪馏w的過(guò)程中，由于土體結(jié)構(gòu)性被破壞，導(dǎo)致粧基的 初期承載力較低，但由于土體的觸變性，土體的結(jié)構(gòu)性逐漸恢復(fù)，粧基的承載力隨之逐漸增 加。此稱為粧基的時(shí)效性。如果在實(shí)際工程中能合理的預(yù)估粧基的時(shí)效性，就可以有效的降 低工程成本。
[0003] 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn)相比，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)更加能反映實(shí)際工作狀況，使得試驗(yàn)結(jié)果具 有更大的參考價(jià)值;模型試驗(yàn)與原型試驗(yàn)相比，模型試驗(yàn)耗費(fèi)的人力、物力、財(cái)力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低 于原型試驗(yàn)，且模型試驗(yàn)?zāi)芨玫母淖冊(cè)囼?yàn)條件進(jìn)行對(duì)比型研究。因此，現(xiàn)場(chǎng)的模型試驗(yàn)由 于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被廣泛使用。現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置大多進(jìn)行一次測(cè)量后即被廢棄，且加載裝 置笨重，拆裝復(fù)雜，難以重復(fù)利用。因此，選擇一種能簡(jiǎn)便有效的測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng) 的模型裝置及方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置 及方法，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)中采用現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)裝置在完成一次測(cè)量后即被廢 棄，試驗(yàn)中加載裝置笨重或試驗(yàn)裝置拆裝復(fù)雜、難以重復(fù)利用等問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的 模型裝置，包括反力裝置、測(cè)量裝置和若干模型粧，所述模型粧的下端豎直插入地面，所述 模型粧的上端設(shè)有水平承臺(tái)板，所述若干模型粧在地面上呈直線排列，
[0006] 所述反力裝置包括兩條鋼軌、四根立桿、兩條第一水平桿、兩條第二水平桿和一條 第三水平桿，所述兩條鋼軌水平鋪設(shè)并固定在地面上，所述兩條鋼軌平行布置在呈直線排 列的所述若干模型粧的兩側(cè)，所述鋼軌上沿其長(zhǎng)度方向開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向孔，所述四根立桿的下 端均伸入所述鋼軌上的導(dǎo)向孔并豎直可拆卸的連接在所述鋼軌上，所述四根立桿在水平面 上分布在一個(gè)平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，所述模型粧位于所述平行四邊形的中心，所述兩條 第一水平桿相互平行，所述第一水平桿與所述平行四邊形的一對(duì)平行邊相互平行且其兩端 部均與所述立桿可拆卸連接，所述兩條第二水平桿均與所述平行四邊形的另一對(duì)平行邊相 互平行且端部與所述第一水平桿固定連接，所述兩條第一水平桿和所述兩條第二水平桿連 接后形成一個(gè)平行四邊形框，所述第三水平桿兩端均與所述第二水平桿固定連接，所述平 行四邊形、平行四邊形框及第三水平桿的中心重合；
[0007] 所述測(cè)量裝置包括豎直加壓裝置、沉降位移測(cè)量裝置及水平固定架，所述豎直加 壓裝置與所述第三水平桿的中心處固定連接，所述豎直加壓裝置可將其下方的所述模型粧 向下壓至設(shè)定深度，所述沉降位移測(cè)量裝置與所述水平固定架固定連接，所述沉降位移測(cè) 量裝置可通過(guò)測(cè)定所述水平承臺(tái)板下移距離來(lái)反映所述模型粧的沉降位移。
[0008] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0009] 進(jìn)一步，所述立桿由螺紋鋼制成，所述第一水平桿、第二水平桿均由工字鋼制成， 所述第三水平桿由槽鋼制成，所述第二水平桿設(shè)置在所述第一水平桿的下方，所述第三水 平桿設(shè)置在所述第二水平桿的上方。
[0010] 進(jìn)一步，所述立桿下端伸入所述導(dǎo)向孔后通過(guò)第一螺母可拆卸連接在所述鋼軌 上，所述第一水平桿的端部設(shè)有預(yù)留孔，所述立桿的上端穿過(guò)所述預(yù)留孔后通過(guò)所述第二 螺母與所述第一水平桿固定連接，所述第一水平桿及第二水平桿的相應(yīng)位置設(shè)有供所述第 一連接桿穿過(guò)的預(yù)留孔，所述第一水平桿與第二水平桿通過(guò)第一連接桿上下兩端螺紋連接 的第三螺母固定連接，所述第三水平桿的兩端端部及所述第二水平桿的相應(yīng)位置設(shè)有供第 二連接桿穿過(guò)的預(yù)留孔，所述第三水平桿與第二水平桿通過(guò)所述第二連接桿上下兩端螺紋 連接的第四螺母固定連接。
[0011] 進(jìn)一步，所述鋼軌的兩側(cè)均設(shè)置有若干錨固孔，所述鋼軌通過(guò)穿過(guò)所述錨固孔的 錨桿固定在地面上。
[0012] 進(jìn)一步，所述豎直加壓裝置為千斤頂，所述沉降位移測(cè)量裝置為兩個(gè)百分表，所述 兩個(gè)百分表與所述水平固定架固定連接，所述兩個(gè)百分表的測(cè)定頭與所述水平承臺(tái)板的表 面抵接，所述兩個(gè)百分表對(duì)稱分布在所述模型粧的兩側(cè)。所述水平固定架固定在地面上。
[0013] 進(jìn)一步，所述模型裝置還包括兩塊定位板，所述定位板的中心處設(shè)有供所述模型 粧穿過(guò)的限位孔，所述定位板的兩端均與所述立桿固定連接，所述兩條定位板交叉布置且 均沿所述平行四邊形的對(duì)角線延伸。通過(guò)所述定位板可使模型粧被下壓和施加頂部荷載時(shí) 更加穩(wěn)固。
[0014] 進(jìn)一步，所述四根立桿在水平面上分布在一個(gè)矩形或正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。
[0015] 進(jìn)一步，所述模型粧內(nèi)部設(shè)置有若干應(yīng)變計(jì)，所述若干應(yīng)變計(jì)在豎直方向上等間 距的設(shè)置在所述模型粧不同高度的截面上，所述若干應(yīng)變計(jì)分別通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變儀連接。
[0016] 本發(fā)明還提供一種使用上述的模型裝置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的方法，其 包括如下步驟：
[0017] S1.安裝并調(diào)整好所述模型裝置，使模型粧位于所述兩條第一水平桿與兩條第二 水平桿形成的平行四邊形框中心的正下方，調(diào)節(jié)所述平行四邊形框至適當(dāng)高度，并通過(guò)所 述第三水平桿中心處固定連接的豎直加壓裝置將所述模型粧向下壓至設(shè)定深度;為保證模 型粧在壓入過(guò)程中的豎直度，應(yīng)調(diào)整兩塊定位板的位置，使得兩個(gè)限位孔在一條直線上，將 模型粧穿過(guò)定位板上的限位孔;為了方便使用不同直徑的模型粧進(jìn)行試驗(yàn)，可根據(jù)模型粧 的直徑預(yù)先配套制作具有相應(yīng)限位孔孔徑的定位板；
[0018] S2.進(jìn)行靜載試驗(yàn)，通過(guò)所述豎直加壓裝置控制粧頂荷載Q，通過(guò)所述沉降位移測(cè) 定裝置測(cè)定粧頂位移s，由此粧頂荷載Q和粧頂位移s繪制模型粧的初始Q~s曲線；
[0019] S3.將所述四根立桿下端的螺母從所述鋼軌上松開(kāi)，所述四根立桿沿所述導(dǎo)向孔 移動(dòng)至另一個(gè)模型粧，將四根立桿下端的螺母緊固，重復(fù)S1及S2,獲得另一個(gè)模型粧的初始 Q~s曲線；
[0020] S4.重復(fù)S3獲得所有指定模型粧的Q~S曲線，待指定模型粧在土中靜置時(shí)間達(dá)到 設(shè)計(jì)天數(shù)后，重復(fù)S3獲得指定模型粧在某一休止時(shí)間段的Q~s曲線，通過(guò)不同休止時(shí)間段Q ~s曲線的及初始Q~s曲線的對(duì)比，得到不同休止時(shí)間段模型粧的承載性變化規(guī)律，即完成 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)。
[0021 ]進(jìn)一步，所述模型粧內(nèi)部預(yù)先設(shè)置有若干應(yīng)變計(jì)，所述若干應(yīng)變計(jì)在豎直方向上 等間距的設(shè)置在所述模型粧不同高度的截面上，所述若干應(yīng)變計(jì)分別通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變儀連 接，通過(guò)步驟S1將所述模型粧及其內(nèi)的應(yīng)變計(jì)壓入設(shè)定深度，隨后在步驟S2、S3和S4中獲得 Q~s曲線的同時(shí)，在給模型粧頂施加荷載的過(guò)程中，可通過(guò)所述應(yīng)變儀測(cè)得的模型粧粧身 第i截面的應(yīng)變值ε1，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到粧身第i截面的軸力以及粧身第i截面至第i+Ι截面間的 粧側(cè)平均摩阻力，從而得到不同休止時(shí)間段模型粧的粧側(cè)摩阻力的變化規(guī)律以從另一個(gè)方 面反應(yīng)粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)，具體計(jì)算方式如下：
[0022]
[0023]式中：Em為試驗(yàn)粧的粧身彈性模量;Am為試驗(yàn)粧的粧身截面積；為試驗(yàn)粧的粧身 截面應(yīng)變值;^為粧身第i截面軸力;D為粧身外徑；AU為第i截面與i+Ι截面間的距離。 [0024] 粧側(cè)摩阻力的變化規(guī)律可以有效反應(yīng)粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)，通過(guò)上述方法研究 不同截面之間粧身的側(cè)摩阻力，可以了解不同深度的土層對(duì)粧身承載力的貢獻(xiàn)，找到影響 粧基時(shí)間效應(yīng)的因素。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0026] (1)本發(fā)明提供的裝置的壓粧裝置與進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)施加粧頂荷載的裝置為同一套裝 置，更方便實(shí)用，壓粧及后續(xù)試驗(yàn)可連續(xù)進(jìn)行，減少拆裝及更換裝置的次數(shù)，節(jié)省時(shí)間。
[0027] (2)本發(fā)明提供的裝置可現(xiàn)場(chǎng)靈活拆裝移動(dòng)(場(chǎng)需要移動(dòng)測(cè)量另一模型粧時(shí)，只需 松開(kāi)立桿與鋼軌的連接，立桿及其上的固定結(jié)構(gòu)即可沿鋼軌移至另一測(cè)試點(diǎn)并固定），可現(xiàn) 場(chǎng)對(duì)多個(gè)不同的模型粧的不同休止時(shí)間段的粧基承載性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試完成之后的整個(gè)裝 置也可拆卸后等待下次使用，不會(huì)被廢棄，重復(fù)利用性好。
[0028] (3)使用本發(fā)明的裝置及方法，一次鋪設(shè)所述鋼軌后，即可靈活的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)呈直線排 列的多個(gè)模型粧進(jìn)行測(cè)試，盡可能方便快速的獲得現(xiàn)場(chǎng)較大范圍內(nèi)的粧基的承載能力及其 時(shí)間效應(yīng)。
[0029] (4)本發(fā)明提供的裝置及方法，是在現(xiàn)場(chǎng)做模型試驗(yàn)，相對(duì)于原位實(shí)驗(yàn)，其優(yōu)勢(shì)為 可通過(guò)改變?cè)囼?yàn)條件找到影響粧基時(shí)間效應(yīng)的因素。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置的主視圖；
[0031] 圖2為圖1所示模型裝置的側(cè)視圖；
[0032] 圖3為圖1所示模型裝置的鋼軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4為圖1所示模型裝置的定位板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖5為圖1所示模型裝置的模型粧穿過(guò)定位板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0036] 1.反力裝置;2 .測(cè)量裝置;3 .定位板;4.模型粧；11.鋼軌；12.立桿；13 .第一水平 桿；14.第二水平桿；15.槽鋼；16.錨桿;21.豎直加壓裝置;22.沉降位移測(cè)量裝置;23.固定 架;31.限位孔;41.水平承臺(tái)板；111.第一螺母；112.錨固孔；113.導(dǎo)向孔；131.第二螺母； 141.第三螺母;142.第一連接桿;151.第四螺母;152.第二連接桿。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0038] 如圖1至圖5所示，本發(fā)明提供一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，包 括反力裝置1、測(cè)量裝置2和若干模型粧4,所述模型粧4的下端豎直插入地面，所述模型粧4 的上端設(shè)有水平承臺(tái)板41，所述若干模型粧4在地面上呈直線排列，
[0039] 所述反力裝置1包括兩條鋼軌11、四根立桿12、兩條第一水平桿13、兩條第二水平 桿14和一條第三水平桿15,所述兩條鋼軌11水平鋪設(shè)并固定在地面上，所述兩條鋼軌11平 行布置在呈直線排列的所述若干模型粧4的兩側(cè)，所述鋼軌11上沿其長(zhǎng)度方向開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向 孔113,所述四根立桿12的下端均伸入所述鋼軌11上的導(dǎo)向孔113并豎直可拆卸的連接在所 述鋼軌11上，所述四根立桿12在水平面上分布在一個(gè)平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，所述模型粧4 位于所述平行四邊形的中心，所述兩條第一水平桿13相互平行，所述第一水平桿13與所述 平行四邊形的一對(duì)平行邊相互平行且其兩端部均與所述立桿12可拆卸連接，所述兩條第二 水平桿14均與所述平行四邊形的另一對(duì)平行邊相互平行且端部與所述第一水平桿13固定 連接，所述兩條第一水平桿13和所述兩條第二水平桿14連接后形成一個(gè)平行四邊形框，所 述第三水平桿15兩端均與所述第二水平桿14固定連接，所述平行四邊形、平行四邊形框及 第三水平桿15的中心重合;所述導(dǎo)向孔可以為連續(xù)的，也可以為不連續(xù)的:連續(xù)的導(dǎo)向孔的 優(yōu)點(diǎn)在于立桿的固定位置連續(xù)變化，可以根據(jù)模型粧來(lái)調(diào)整固定立桿;不連續(xù)的導(dǎo)向孔也 可以達(dá)到測(cè)試目的，但設(shè)定模型粧時(shí)要參考導(dǎo)向孔的位置，模型粧可設(shè)定的位置相對(duì)固定。
[0040] 所述測(cè)量裝置2包括豎直加壓裝置21、沉降位移測(cè)量裝置22及水平固定架23,所述 豎直加壓裝置21與所述第三水平桿15的中心處固定連接，所述豎直加壓裝置21可將其下方 的所述模型粧4向下壓至設(shè)定深度，所述沉降位移測(cè)量裝置22與所述水平固定架23固定連 接，所述沉降位移測(cè)量裝置22可通過(guò)測(cè)定所述水平承臺(tái)板41下移距離來(lái)反映所述模型粧4 的沉降位移。
[0041] 進(jìn)一步，所述立桿12由螺紋鋼制成，所述第一水平桿13、第二水平桿14均由工字鋼 制成，所述第三水平桿15由槽鋼制成，所述第二水平桿14設(shè)置在所述第一水平桿13的下方， 所述第三水平桿15設(shè)置在所述第二水平桿14的上方。
[0042]進(jìn)一步，所述立桿12下端伸入所述導(dǎo)向孔113后通過(guò)第一螺母111可拆卸連接在所 述鋼軌11上，所述第一水平桿13的端部設(shè)有預(yù)留孔，所述立桿12的上端穿過(guò)所述預(yù)留孔后 通過(guò)所述第二螺母131與所述第一水平桿13固定連接，所述第一水平桿13及第二水平桿14 的相應(yīng)位置設(shè)有供所述第一連接桿142穿過(guò)的預(yù)留孔，所述第一水平桿13與第二水平桿14 通過(guò)第一連接桿142上下兩端螺紋連接的第三螺母141固定連接，所述第三水平桿15的兩端 部及所述第二水平桿14的相應(yīng)位置設(shè)有供第二連接桿152穿過(guò)的預(yù)留孔，所述第三水平桿 15與第二水平桿14通過(guò)所述第二連接桿152上下兩端螺紋連接的第四螺母151固定連接。
[0043]進(jìn)一步，所述鋼軌11的兩側(cè)均設(shè)置有若干錨固孔112,所述鋼軌11通過(guò)穿過(guò)所述錨 固孔112的錨桿16固定在地面上。
[0044] 進(jìn)一步，所述豎直加壓裝置21為千斤頂，所述沉降位移測(cè)量裝置22為兩個(gè)百分表， 所述兩個(gè)百分表與所述水平固定架23,所述兩個(gè)百分表的測(cè)定頭與所述水平承臺(tái)板41的表 面抵接，所述兩個(gè)百分表對(duì)稱分布在所述模型粧4的兩側(cè)。
[0045] 進(jìn)一步，所述模型裝置還包括兩塊定位板3，所述定位板3的中心處設(shè)有供所述模 型粧4穿過(guò)的限位孔31，所述定位板3的兩端均與所述立桿12固定連接，所述兩條定位板3交 叉布置且均沿所述平行四邊形的對(duì)角線延伸。
[0046] 進(jìn)一步，所述四根立桿12在水平面上分布在一個(gè)矩形或正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。
[0047] 本發(fā)明還提供一種使用上述的模型裝置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的方法，其 包括如下步驟：
[0048] S1.安裝并調(diào)整好所述模型裝置，使模型粧4位于所述兩條第一水平桿13與兩條第 二水平桿14形成的平行四邊形框中心的正下方，調(diào)節(jié)所述平行四邊形框至適當(dāng)高度，并通 過(guò)所述第三水平桿15中心處固定連接的豎直加壓裝置21將所述模型粧4向下壓至設(shè)定深 度；
[0049] S2.進(jìn)行靜載試驗(yàn)，通過(guò)所述豎直加壓裝置21控制粧頂荷載Q，通過(guò)所述沉降位移 測(cè)定裝置測(cè)定粧頂位移s，由此粧頂荷載Q和粧頂位移s繪制模型粧4的初始Q~s曲線；
[0050] S3.將所述四根立桿12下端的螺母113從所述鋼軌11上松開(kāi)，所述四根立桿12沿所 述導(dǎo)向孔113移動(dòng)至另一個(gè)模型粧4,將四根立桿12下端的螺母113緊固，重復(fù)S1及S2,獲得 另一個(gè)模型粧4的初始Q~s曲線;若是定位板阻礙移動(dòng)，則可在移動(dòng)之前拆下定位板，移動(dòng) 至合適位置后再安裝所述定位板；
[0051] S4.重復(fù)S3獲得所有指定模型粧4的Q~s曲線，待指定模型粧4在土中靜置時(shí)間達(dá) 到設(shè)計(jì)天數(shù)后，重復(fù)S3獲得指定模型粧4在某一休止時(shí)間段的Q~s曲線，通過(guò)不同休止時(shí)間 段Q~s曲線的及初始Q~s曲線的對(duì)比，得到不同休止時(shí)間段模型粧4的承載性變化規(guī)律，即 完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)。
[0052]本發(fā)明還可在上述方法的基礎(chǔ)上，獲得不同休止時(shí)間段粧側(cè)摩阻力的變化規(guī)律， 在所述模型粧內(nèi)部預(yù)先設(shè)置若干應(yīng)變計(jì)，所述若干應(yīng)變計(jì)在豎直方向上等間距的設(shè)置在所 述模型粧不同高度的截面上，所述若干應(yīng)變計(jì)分別通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變儀連接，通過(guò)步驟S1將 粧及其上的應(yīng)變計(jì)壓入設(shè)定深度，隨后在步驟S2、S3和S4中在獲得Q~S曲線的同時(shí)，可通過(guò) 所述應(yīng)變儀測(cè)得的模型粧粧身第i截面的應(yīng)變值ε 1，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到粧身第i截面的軸力以及 粧身第i截面至第i+Ι截面間的粧側(cè)平均摩阻力，從而得到不同休止時(shí)間段模型粧的粧側(cè)摩 阻力的變化規(guī)律以從另一個(gè)方面反應(yīng)粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)，具體計(jì)算方式如下：
[0053]
[0054] 式中：Em為試驗(yàn)粧的粧身彈性模量;Am為試驗(yàn)粧的粧身截面積；為試驗(yàn)粧的粧身 截面應(yīng)變值;^為粧身第i截面軸力;D為粧身外徑；AU為第i截面與i+Ι截面間的距離。
[0055] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于，包括反力裝置（1)、測(cè) 量裝置(2)和若干模型粧(4)，所述模型粧(4)的下端豎直插入地面，所述模型粧(4)的上端 設(shè)有水平承臺(tái)板(41 )，所述若干模型粧(4)在地面上呈直線排列， 所述反力裝置（1)包括兩條鋼軌（11 )、四根立桿（12 )、兩條第一水平桿（13 )、兩條第二 水平桿（14)和一條第三水平桿（15)，所述兩條鋼軌（11)水平鋪設(shè)并固定在地面上，所述兩 條鋼軌（11)平行布置在呈直線排列的所述若干模型粧(4)的兩側(cè)，所述鋼軌（11)上沿其長(zhǎng) 度方向開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向孔（113)，所述四根立桿（12)的下端均伸入所述鋼軌（11)上的導(dǎo)向孔 (113)并豎直可拆卸的連接在所述鋼軌（11)上，所述四根立桿（12)在水平面上分布在一個(gè) 平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，所述模型粧(4)位于所述平行四邊形的中心，所述兩條第一水平桿 (13)相互平行，所述第一水平桿（13)與所述平行四邊形的一對(duì)平行邊相互平行且其兩端部 均與所述立桿(12)可拆卸連接，所述兩條第二水平桿（14)均與所述平行四邊形的另一對(duì)平 行邊相互平行且端部與所述第一水平桿（13)固定連接，所述兩條第一水平桿（13)和所述兩 條第二水平桿(14)連接后形成一個(gè)平行四邊形框，所述第三水平桿（15)兩端均與所述第二 水平桿(14)固定連接，所述平行四邊形、平行四邊形框及第三水平桿(15)的中心重合； 所述測(cè)量裝置(2)包括豎直加壓裝置(21)、沉降位移測(cè)量裝置(22)及水平固定架(23)， 所述豎直加壓裝置(21)與所述第三水平桿(15)的中心處固定連接，所述豎直加壓裝置(21) 可將其下方的所述模型粧(4)向下壓至設(shè)定深度，所述沉降位移測(cè)量裝置(22)與所述水平 固定架(23)固定連接，所述沉降位移測(cè)量裝置(22)可通過(guò)測(cè)定所述水平承臺(tái)板(41)下移距 離來(lái)反映所述模型粧(4)的沉降位移。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于， 所述立桿（12)由螺紋鋼制成，所述第一水平桿(13)、第二水平桿(14)均由工字鋼制成，所述 第三水平桿（15)由槽鋼制成，所述第二水平桿（14)設(shè)置在所述第一水平桿（13)的下方，所 述第三水平桿(15)設(shè)置在所述第二水平桿(14)的上方。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于， 所述立桿（12)下端伸入所述導(dǎo)向孔（113)后通過(guò)第一螺母（111)可拆卸連接在所述鋼軌 (11)上，所述第一水平桿（13)的端部設(shè)有預(yù)留孔，所述立桿（12)的上端穿過(guò)所述預(yù)留孔后 通過(guò)所述第二螺母（131)與所述第一水平桿（13)固定連接，所述第一水平桿（13)及第二水 平桿（14)的相應(yīng)位置設(shè)有供第一連接桿（142)穿過(guò)的預(yù)留孔，所述第一水平桿（13)與第二 水平桿（14)通過(guò)第一連接桿（142)上下兩端螺紋連接的第三螺母（141)固定連接，所述第三 水平桿(15)的兩端端部及所述第二水平桿(14)的相應(yīng)位置設(shè)有供第二連接桿（152)穿過(guò)的 預(yù)留孔，所述第三水平桿（15)與第二水平桿（14)通過(guò)所述第二連接桿（152)上下兩端螺紋 連接的第四螺母(151)固定連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于， 所述鋼軌（11)的兩側(cè)均設(shè)置有若干錨固孔(112)，所述鋼軌（11)通過(guò)穿過(guò)所述錨固孔（112) 的錨桿(16)固定在地面上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于， 所述豎直加壓裝置(21)為千斤頂，所述沉降位移測(cè)量裝置(22)為兩個(gè)百分表，所述兩個(gè)百 分表與所述水平固定架(23)固定連接，所述兩個(gè)百分表的測(cè)定頭與所述水平承臺(tái)板(41)的 表面抵接，所述兩個(gè)百分表對(duì)稱分布在所述模型粧(4)的兩側(cè)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其 特征在于，還包括兩塊定位板(3)，所述定位板(3)的中心處設(shè)有供所述模型粧(4)穿過(guò)的限 位孔(31)，所述定位板(3)的兩端均與所述立桿（12)固定連接，所述兩塊定位板(3)交叉布 置且均沿所述平行四邊形的對(duì)角線延伸。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于， 所述四根立桿(12)在水平面上分布在一個(gè)矩形或正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的模型裝置，其特征在于， 所述模型粧(4)內(nèi)部設(shè)置有若干應(yīng)變計(jì)，所述若干應(yīng)變計(jì)在豎直方向上等間距的設(shè)置在所 述模型粧(4)不同高度的截面上，所述若干應(yīng)變計(jì)分別通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變儀連接。9. 一種使用如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的模型裝置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的 方法，其特征在于，包括如下步驟：51. 安裝并調(diào)整好所述模型裝置，使模型粧(4)位于所述兩條第一水平桿（13)與兩條第 二水平桿（14)形成的平行四邊形框中心的正下方，通過(guò)螺母（131)調(diào)節(jié)所述平行四邊形框 至適當(dāng)高度，并通過(guò)所述第三水平桿(15)中心處固定連接的豎直加壓裝置(21)將所述模型 粧(4)向下壓至設(shè)定深度；52. 進(jìn)行靜載試驗(yàn)，通過(guò)所述豎直加壓裝置(21)控制粧頂荷載Q，通過(guò)所述沉降位移測(cè) 定裝置測(cè)定粧頂位移s，由此粧頂荷載Q和粧頂位移s繪制模型粧(4)的初始Q~s曲線；53. 將所述四根立桿（12)下端的螺母（113)從所述鋼軌（11)上松開(kāi)，所述四根立桿（12) 沿所述導(dǎo)向孔(113)移動(dòng)至另一個(gè)模型粧(4)，將四根立桿(12)下端的螺母(113)緊固，重復(fù) S1及S2,獲得另一個(gè)模型粧(4)的初始Q~s曲線；54. 重復(fù)S3獲得所有指定模型粧(4)的Q~s曲線，待指定模型粧(4)在土中靜置時(shí)間達(dá) 到設(shè)計(jì)天數(shù)后，重復(fù)S3獲得指定模型粧(4)在某一休止時(shí)間段的Q~s曲線，通過(guò)不同休止時(shí) 間段Q~s曲線的及初始Q~s曲線的對(duì)比，得到不同休止時(shí)間段模型粧(4)的承載性變化規(guī) 律，即完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種測(cè)定粧基承載力時(shí)間效應(yīng)的方法，其特征在于，所述模 型粧(4)內(nèi)部設(shè)置有若干應(yīng)變計(jì)，所述若干應(yīng)變計(jì)在豎直方向上等間距的設(shè)置在所述模型 粧(4)不同高度的截面上，所述若干應(yīng)變計(jì)分別通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變儀連接，通過(guò)步驟S1將所述 模型粧(4)及其內(nèi)的應(yīng)變計(jì)壓入設(shè)定深度，隨后在步驟S2、S3和S4中在獲得Q~s曲線的同 時(shí)，在給模型粧頂施加荷載的過(guò)程中，可通過(guò)所述應(yīng)變儀測(cè)得的模型粧(4)粧身第i截面的 應(yīng)變值^，計(jì)算出粧身第i截面的軸力以及粧身第i截面至第i+Ι截面間的粧側(cè)平均摩阻力， 從而得到不同休止時(shí)間段模型粧(4)的粧身軸力及粧側(cè)摩阻力的變化規(guī)律以從另一個(gè)方面 反應(yīng)粧基承載力的時(shí)間效應(yīng)，具體計(jì)算方式如下：式中：Em為試驗(yàn)粧的粧身彈性模量;Am為試驗(yàn)粧的粧身截面積；為試驗(yàn)粧的粧身截面 應(yīng)變值為粧身第i截面軸力;D為粧身外徑；AU為第i截面與i+Ι截面間的距離。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK105862941SQ201610348176
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】湯斌, 涂文杰, 程濤, 郭凡夫, 周亞杰, 費(fèi)建武, 阮洋
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué)