一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验的支架机构

1.本实用新型涉及试验装置，确切地说是一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验的支架机构。


背景技术：

2.建筑物或构筑物在建成后，对原地基土产生附加荷载，附加荷载会使原土层产生压缩，导致地面沉降。研究土体压缩和沉降的方法有室内试验、室外试验和沉降监测等，室内试验主要是固结试验，利用砝码压缩原状土或扰动土，得到土体的压缩模量、压缩系数、压缩指数等参数；室外试验主要是静载荷试验，利用荷载板压缩地基土，得到土体的p-s曲线、变形模量等数据；沉降监测是在建筑物关键部位设置观测点，通过长期监测得到荷载与沉降之间的关系。
3.固结试验的缺点是原状土试样难以制取，土体只能竖向变形；静载荷试验的缺点是安装复杂，造价高；沉降监测的缺点是周期长，完整数据不易获取。而且三类试验手段只能得到土层的整体变形，无法测出某一深度处的变形和受力情况。
4.另外，影响地基中土体某一点变形和受力情况的因素有上部结构形式、荷载大小与形式、基础刚度、持力层土和下卧层土性质等，如果将这些因素全部考虑，则使地基沉降问题的分析会变得十分复杂，但尽可能多的考虑这些因素则会使分析结果更加接近现实。以往的沉降问题分析中，往往将上部结构、基础和地基分割开来，以简化问题，使得到的结果与实际情况相差较大。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是提供，该装置一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验的支架机构，该机构用于组装一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验系统，该机构在试验中用于支撑沉降模拟机构，便于沉降模拟机构直接测出持力层土某一深度处的沉降和应力。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术手段：
7.一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验的支架机构，包括支架柱、底板，所述的支架柱的底端连接支撑底板，底板上连接设置位移计，位移计通过导线与数据采集器连接；底板的上方设有与支架柱活动连接的联系板，联系板与底板水平间隔设置；所述的支架柱的顶端连接支撑沉降模拟机构。
8.本机构利用支架柱作为安装基础，连接支撑底板及联系板，利用支撑底板连接设置位移计，便于利用位移计测量位移；联系板在工作过程中根据需要先安装在支架柱上对沉降模拟机构进行支撑；试验测量中，则拆卸掉联系板，使沉降模拟机构的沉降位移传杆在沉降中的位移量由位移计测量。
9.进一步的优选技术方案如下：
10.所述的支架柱设有四个，支架柱中部相应位置设有凹槽，凹槽嵌插连接联系板。
11.通过上述设置，便于在实验进行中抽出联系板，进行数据测量。
12.所述的支架柱顶端设有连接座用于连接沉降模拟机构的支撑弹簧持力板，弹簧持力板与支架柱相连接处设有支柱孔。
13.通过上述设置，便于组装好支架柱后，将弹簧持力板套装在支架柱上。
附图说明
14.图1是本实用新型立体图。
15.图2是本实用新型组装成的沉降试验系统的立体图。
16.图3是本实用新型的地基弹簧系统立体图。
17.图4是本实用新型的弹簧矩阵和位移计矩阵分布图。
18.图5是本实用新型的弹簧持力板平面图。
19.图6是本实用新型的支架柱立体图。
20.附图标记说明：1-加载砝码，2-基础板，3-持力层土，4-模型箱，5-地基弹簧系统，5.1-弹簧帽，5.2-弹簧，5.3-沉降位移传杆，6-弹簧持力板，6.1-支柱孔，6.2-传递孔，7-联系板，8-支架柱，9-位移计，10-底板，11-导线，12-数据采集器。
具体实施方式
21.下面结合实施例，进一步说明本实用新型。
22.参见图1，本实用新型的一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验的支架机构，由联系板7、支架柱8、位移计9、底板10组成；所述的支架柱8的底端连接支撑底板10，底板10上连接设置位移计9，位移计9通过导线11与数据采集器12连接；底板10的上方设有与支架柱8活动连接的联系板7，联系板7与底板10水平间隔设置；所述的支架柱8的顶端连接支撑沉降模拟机构。
23.利用支架柱8作为安装基础，连接支撑底板10及联系板7，利用支撑底板10连接设置位移计9，便于利用位移计9测量位移；联系板7在工作过程中根据需要先安装在支架柱8上对沉降模拟机构进行支撑；试验测量中，则拆卸掉联系板7，使沉降模拟机构的沉降位移传杆在沉降中的位移量由位移计9测量。
24.所述的支架柱8设有四个，支架柱8中部相应位置设有凹槽，凹槽嵌插连接联系板7。
25.通过上述设置，便于在实验进行中抽出联系板7，进行数据测量。
26.所述的支架柱8顶端设有连接座用于连接沉降模拟机构的支撑弹簧持力板6，弹簧持力板6与支架柱8相连接处设有支柱孔6.1。
27.通过上述设置，便于组装好支架柱8后，将弹簧持力板6套装在支架柱8上。
28.参见图2可知，一种考虑基础和地基相互作用的沉降试验系统，由支架机构、沉降模拟机构组成；沉降模拟机构由加载砝码1、基础板2、持力层土3、模型箱4、地基弹簧系统5、弹簧持力板6组成；支架机构由联系板7、支架柱8、位移计9、底板10、导线11和数据采集器12组成。沉降模拟机构的加载砝码1直接堆载在基础板2上，基础板2放置在持力层土3上；持力层土3装在模型箱4里，地基弹簧系统5之上。弹簧持力板6直接承托上部地基弹簧系统5。模型箱4装土后承托上部加载砝码1、基础板2和持力层土3。
29.参照附图3-4可知，地基弹簧系统5由若干个相同的地基弹簧组成，地基弹簧设有弹簧帽5.1、弹簧5.2和沉降位移传杆5.3；弹簧帽5.1为内部中空，底面开口的长方形腔体，各个弹簧帽5.1之间相互紧密贴合排布，充满整个模型箱4底面所在的平面，保证上部持力层土3不会发生渗漏；弹簧5.2顶端抵顶在弹簧帽5.1内部，弹簧5.2底端抵接在弹簧持力板6上；沉降位移传杆5.3直径与地基弹簧内径相同，其表面光滑，保证与弹簧5.2无摩擦力，其顶端与弹簧帽5.1固定连接，底端穿过传递孔6.2；沉降位移传杆5.3具有传递弹簧5.2受力与位移的作用，兼有保证弹簧5.2竖向变形的作用，装土时其底端支撑在联系板7上，工作时其底端与位移计9的顶端接触。
30.由于弹簧5.2是圆柱形，弹簧帽5.1顶面最优的就是设置为正方形，使弹簧5.2受力较均匀。但地基弹簧受力很明显是不均匀的，越中间的地基弹簧，离基础和砝码荷载越近的，其受力是越大的。
31.弹簧5.2顶端与弹簧帽5.1顶面粘接，方便部件的安装布置。
32.参照附图5可知，弹簧持力板6设有支柱孔6.1、传递孔6.2，支柱孔6.1与支架柱8连接、传递孔6.2插接沉降位移传杆5.3。
33.参照附图6可知，支架柱8顶端设有连接座用于连接支撑弹簧持力板6，支架柱8中部留有凹槽嵌插连接联系板7，支架柱8底部设有承托底板10。
34.考虑基础和地基相互作用的沉降试验系统的具体试验方法，包括以下步骤：
35.第一步：组装四个支架柱8及底板10；多个位移计9粘贴在底板10上，通过导线11与数据采集器12连接；
36.第二步：将联系板7从上方压入支柱架8上的凹槽，使得位移计9收缩一定距离，此距离正好为联系板7的厚度；
37.第三步：四个支架柱8穿过弹簧持力板6的四个支柱孔6.1来将其支撑，弹簧持力板6上设有与沉降位移传杆5.3直径大小相同的传递孔6.2。
38.第四步：将刚性模型箱4粘接在弹簧持力板6上，模型箱侧壁应涂抹硅脂，以消除边界效应的影响。
39.第五步：所述地基弹簧系统5放置在弹簧持力板6上，每个弹簧5.2对应一个传递孔6.2，沉降位移传杆5.3穿过传递孔6.2，支撑在联系板7上；弹簧帽5.1之间互相贴合排列在同一平面上，最外围的弹簧帽5.2贴合在模型箱4内侧壁，保证不会发生土粒渗漏。
40.第六步：在地基弹簧系统5上按密度和厚度要求装填持力层土3。
41.第七步：抽掉联系板7，使沉降位移传杆5.3底端下行触碰在位移计9的顶端的测量端，沉降过程中，沉降位移传杆5.3底端下行时，位移计9的顶端的测量端随之回缩并通过数据采集器12记录位移量；
42.第八步：将基础板2放置在持力层土3上，根据试验目的在基础板2上摆放加载砝码1，通过位移计9采集器12开始记录在附加荷载下的位移过程，直到变形稳定时得到最终位移量。
43.第九步：沉降后的位移量减去初始位移量即得到持力层土3底面的沉降位移量，根据胡克定律用弹簧的劲度系数乘以沉降位移量，得到持力层土3底的受力大小；将弹簧受力除以弹簧帽面积，即可得到该处的土应力值。
44.以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，
凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。