一种考虑填土蠕变与浆液渗透作用的桩基承载力实验装置

1.本实用新型属于高回填黄土场地桩基承载力测试技术领域，特别涉及一种考虑填土蠕变与浆液渗透作用的桩基承载力实验装置。


背景技术：

2.在高回填黄土场地中，由于填土的蠕变作用而使桩周土体产生大于桩基的竖向位移，进而产生较大的桩侧负摩阻力，造成桩基础出现承载力不足或者变形过大等问题。因此，研究高回填黄土场地桩基的受力特性，避免因负摩阻力的产生对桩基乃至整个桥跨结构的破坏就显得尤为重要，从而对于日益大型化的桩基合理设计，结构运营期的健康监测等具有重要的工程实际意义。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种考虑填土蠕变与浆液渗透作用的桩基承载力实验装置，包括十字形反力架、混凝土反力墩、模型槽、千斤顶、散力板、传力板、持力层土体一、持力层土体二、蠕变黄土层一、蠕变黄土层二、承台、桩基；
4.所述模型槽为上部开口的箱形结构，所述模型槽底部填有压实的持力层土体一，所述桩基位于持力层土体一上面，桩基的底端位于持力层土体一上表面；所述桩基的底部外侧模型槽内填充有压实的持力层土体二；持力层土体二上面位于桩基外侧的模型槽内填充有蠕变黄土层一；承台位于桩基上面，承台外侧的模型槽内填充有蠕变黄土层二；蠕变黄土层二上面排布设有传力板，散力板压在多个同向的传力板上；模型槽顶部四周对称设有四个混凝土反力墩，十字形反力架为十字交叉形，端部固定于混凝土反力墩上；十字形反力架底部与散力板之间、十字形反力架底部与承台之间设有千斤顶。
5.优选地，还包括桩基成孔套管，桩基成孔套管的外径与桩基的直径相同，所述桩基成孔套管用于桩基预制成孔。
6.优选地，所述持力层土体二的高度为桩基直径的2倍。
7.优选地，蠕变黄土层二的顶部与承台的顶部平齐。
8.优选地，所述十字形反力架由槽钢制作而成，槽钢之间相互焊接。
9.优选地，所述十字形反力架底部通过膨胀螺丝固定在混凝土反力墩上。
10.优选地，所述散力板压在多个平行的传力板的中间位置。
11.本实用新型桩基承载力实验装置用于研究在高回填黄土场地中随着桩周填土的蠕变桩基-承台体系的力学特性变化规律，进而研究桩基的承载力大小；本实用新型桩基承载力实验装置可以研究桩基施工过程中混凝土浆液的渗透作用，在实际工程桩基施工时采用预先成孔后灌注成桩，这样桩-土发生剪切破坏时的剪切破坏面并不在桩-土横向交界位置处，本实用新型实验装置的桩基采用预先成孔后灌注成桩来研究混凝土浆液的渗透作用。
附图说明
12.图1是本实用新型考虑填土蠕变与浆液渗透作用的桩基承载力实验装置的局部剖视图。
13.图2是承力装置的结构示意图。
14.图3是桩基承台的结构示意图。
15.图4是模型槽与混凝土反力墩连接的结构示意图。
16.图5是十字形反力架的结构示意图。
17.图6是桩基成孔套管的结构示意图。
18.图中：1、十字形反力架；2、膨胀螺栓；3、混凝土反力墩；4、模型槽； 5、千斤顶；6、散力板；7、传力板；8、持力层土体一；9、持力层土体二； 10、蠕变黄土层一；11、蠕变黄土层二12、承台；13、桩基。
具体实施方式
19.下面将结合具体实施方案对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本实用新型保护的范围。
20.下面将结合实施例对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本实用新型的保护范围。本领域的技术人员在不背离本实用新型的宗旨和精神的情况下，可以对本实用新型进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本实用新型权利要求书请求保护的范围内。
21.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
22.图1是本实用新型考虑填土蠕变与浆液渗透作用的桩基承载力实验装置沿a 面和b面剖切的局部剖视图。如图1所示，本实用新型实施方式的考虑填土蠕变与浆液渗透作用的桩基承载力实验装置，包括十字形反力架1、混凝土反力墩 3、模型槽4、千斤顶5、散力板6、传力板7、持力层土体一8、持力层土体二 9、蠕变黄土层一10、蠕变黄土层二11、承台12、桩基13；所述模型槽4为上部开口的箱形结构，所述模型槽4底部填有压实的持力层土体一8，所述桩基 13位于持力层土体一8上面，桩基13的底端位于持力层土体一8上表面；所述桩基13的底部外侧模型槽4内填充有压实的持力层土体二9，持力层土体二9 的高度为桩基13直径的2倍；持力层土体二9上面位于桩基13外侧的模型槽4 内填充有蠕变黄土层一10；承台12位于桩基13上面，承台12外侧的模型槽4 内填充有蠕变黄土层二11，蠕变黄土层二11的顶部与承台12的顶部平齐；蠕变黄土层二11上面排布设有传力板7，所述散力板压在多个平行的传力板7的中间位置；模型槽顶部四周对称设有四个混凝土反力墩3，十字形反力架1为十字交叉形，通过膨胀螺丝2固定在混凝土反力墩3上；十字形反力架1底部与散力板6之间、十字形反力架1底部与承台12之间设有千斤顶5。
23.持力层土体与蠕变黄土层的区别在于压实度不同，同时持力层土体也可以不选用蠕变黄土。蠕变黄土层的压实度低，需要考虑将来蠕变的效果；持力层土体尽量压实，使其在后面只产生忽略不计的微小压力变形。
24.图2是承力装置的结构示意图，承力装置包括散力板6和传力板7，传力板7排布放置在承台12四周的填土顶部，散力板6压在同向排布的传力板7上，使多块传力板上的受力均衡。
25.如图1、图2所示，本实用新型实施方式中，承台12短边向两边延伸的外侧，传力板7与短边平行，长度等于模型槽4对应方向的槽内长度；承台12长边外侧的传力板7与承台12长边平行，传力板7的长度等于承台12长边的长度，散力板6压在多个平行的传力板7的中间位置。
26.图3是桩基承台的结构示意图，桩基13在顶部和承台12连接。
27.图4是模型箱与混凝土反力墩连接的结构示意图，图4中，混凝土反力墩3 位于模型槽4四周中间位置，并与地面整体浇筑。
28.图5是十字形反力架的结构示意图，所述十字形反力架1由槽钢制作而成，所述槽钢立放并相互焊接在一起。
29.图6是桩基成孔套管的结构示意图，桩基成孔套管与桩基13外径一致。所述桩基成孔套管用于桩基预制成孔，在桩基浇筑混凝土之前，桩基成孔套管位于持力层土体二9和蠕变黄土层一10中间；在桩基成孔套管外涂抹凡士林润滑，拔出桩基成孔套管，灌注桩基混凝土，桩基形成。
30.本实用新型装置桩基承载力实验装置的使用方法是：
31.1、在模型槽底部填入持力层土体并压实至桩底标高位置处。
32.2、在桩基设计位置处放置桩基成孔套管(套管外涂抹凡士林润滑)。
33.3、继续填入持力层土体并压实，其厚度为2倍桩径。
34.4、随后再填入蠕变黄土并压实至承台底标高处。
35.5、拔出桩基成孔套管，灌注桩基混凝土，随后支承台模板并浇筑承台混凝土。
36.6、待混凝土达到设计强度后，填入蠕变黄土并压实至承台顶标高处。
37.7、在填土顶部放置加载板，并在其上放置散力板。
38.8、用膨胀螺丝在模型槽四周混凝土反力墩上固定十字形反力架。
39.9、安装千斤顶，通过在填土表面施加不同大小的荷载来模拟填土的蠕变时间长短，进而观察在桩周填土蠕变作用下桩基-土体-承台体系的力学变化规律。其中，承台顶千斤顶所施加的荷载为上部结构所传递给承台的力。
40.本实用新型桩基承载力实验装置，可以用于研究桩周填土随时间而发生的蠕变作用与桩基施工过程中混凝土浆液渗入桩周土体的渗透作用。
41.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制。尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本实用新型的概念、精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换均落入本实用新型权利要求书请求保护的范围内。