專利名稱：一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑領(lǐng)域中用于模型試驗(yàn)的裝置，具體來說，涉及一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置。
背景技術(shù)：
樁基礎(chǔ)是一種歷史悠久、優(yōu)點(diǎn)突出的基礎(chǔ)型式，其作用是將上部結(jié)構(gòu)較大的荷載通過樁穿過軟弱土層傳遞到較深的堅(jiān)硬土層上，以解決淺基礎(chǔ)承載力不足和變形較大的地基問題。樁基礎(chǔ)具有承載力高、沉降量小而均勻、沉降速率緩慢等特點(diǎn)。它能承受垂直荷載、水平荷載、上拔力以及機(jī)器的振動(dòng)或動(dòng)力作用，已廣泛用于工業(yè)建筑、民用建筑、橋梁、水利等工程中。在實(shí)際工程中，保證樁基的垂直度是重要的控制技術(shù)之一。目前，在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，控制樁基垂直度的常規(guī)方法有以下三種(I)在樁機(jī)機(jī)架兩側(cè)分別安裝一吊線錘，通過吊線錘調(diào)整樁機(jī)機(jī)架垂直度，從而控制樁段垂直度；(2)在距樁機(jī)兩側(cè)15nT20m處分別放置一吊線錘，通過觀察樁段與吊線錘來調(diào)節(jié)樁的垂直度；(3)通過儀器(如經(jīng)緯儀、全站儀等)控制樁的垂直度。關(guān)于樁基礎(chǔ)的工程性狀，試驗(yàn)研究是重要的研究方法之一，因樁基礎(chǔ)尺寸較大，研究時(shí)多以模型試驗(yàn)為主。在開展樁基礎(chǔ)的模型試驗(yàn)時(shí)，為了與實(shí)際工況一致，同樣需保證樁基模型垂直貫入地基中去。由于樁基模型較小，現(xiàn)場(chǎng)施工過程中所采用的保證樁基垂直度的方法在室內(nèi)模型試驗(yàn)時(shí)不適用，故如何保證樁基模型的沉貫垂直度是重要的試驗(yàn)技術(shù)問題，也是試驗(yàn)難點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，該控制裝置可以滿足模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的要求，確保在模型試驗(yàn)中，樁基可以沿豎直方向沉貫。
技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，該控制裝置包括定位板、懸臂梁、套管、導(dǎo)桿和接頭，懸臂梁呈水平狀態(tài)，懸臂梁的一端固定連接在定位板的側(cè)面，懸臂梁的另一端固定連接在套管的外表面；導(dǎo)桿的橫截面為設(shè)有棱角的平面；套管中設(shè)有與導(dǎo)桿相匹配的軸向通孔，套管的軸向通孔呈豎直狀態(tài)；套管套在導(dǎo)桿的外側(cè)；接頭包括底板和連接管，連接管的底面固定連接在底板的幾何中心上，連接管的上部與導(dǎo)桿的下部固定連接，底板上設(shè)有至少兩個(gè)均勻分布在底板的幾何中心周圍的通孔。進(jìn)一步，所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，還包括筋板，筋板的底面固定連接在懸臂梁的頂端，筋板的一個(gè)側(cè)面固定連接在定位板的側(cè)面。進(jìn)一步，所述的套管的高度為導(dǎo)桿的高度的五分之一至三分之二。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
I.滿足模型試驗(yàn)中模型樁基沉貫垂直度的要求，確保在模型試驗(yàn)中，樁基可以沿豎直方向沉貫。本發(fā)明的控制裝置包括定位板、懸臂梁、套管、導(dǎo)桿和接頭。懸臂梁呈水平狀態(tài)。套管中的軸向通孔呈豎直狀態(tài)。插入套管中的導(dǎo)桿也就處于豎直狀態(tài)。由于導(dǎo)桿的橫截面為設(shè)有棱角的平面，套管中設(shè)有與導(dǎo)桿相匹配的軸向通孔，導(dǎo)桿在套管中不會(huì)發(fā)生定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和豎向偏轉(zhuǎn)。因此，與導(dǎo)桿固定連接的模型樁只能垂直的貫入地基中去。本發(fā)明的裝置滿足模型試驗(yàn)中模型樁基沉貫垂直度的要求，可以確保在模型試驗(yàn)中，樁基可以沿豎直方向沉貫。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝和拆卸，便于重復(fù)使用。本發(fā)明的控制裝置包括定位板、懸臂梁、套管、導(dǎo)桿和接頭。整個(gè)控制裝置僅由這五個(gè)部件組成，組成的零件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。同時(shí)，導(dǎo)桿和接頭之間可以采用可拆卸的連接方式，例如用螺栓連接，便于導(dǎo)桿和接頭之間的安裝和拆卸。當(dāng)接頭或?qū)U損壞，可以隨時(shí)更換該部件，而其他部件仍然可以繼續(xù)使用。在裝配時(shí)，接頭和模型樁之間也采用可拆卸的連接方式，例如用螺栓和螺帽連接。在模型樁沉貫之后，可以從模型樁上拆卸接頭，然后在利用該裝置去沉貫其他模型樁。也就是說，本發(fā)明的控制裝置可以多次使用在不同的模型樁上。
3.模型樁基沉貫工作效率高、準(zhǔn)確度高。本發(fā)明的控制裝置，當(dāng)將定位板固定在墻壁或構(gòu)件上，保證懸臂梁呈水平狀態(tài)時(shí)，即可進(jìn)行模型樁基沉貫工作。在沉貫過程中，無需再調(diào)整垂直度，簡(jiǎn)化了沉貫步驟，加快了沉貫進(jìn)度，提高了沉貫工作效率高。另外，模型樁基沉貫的垂直度是依靠本發(fā)明的裝置來實(shí)現(xiàn)的，排除了人的主觀判斷，保證的模型樁基沉貫垂直度的準(zhǔn)確度。4.應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明的控制裝置應(yīng)用并不局限于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制，同樣也適用于模型試驗(yàn)中其他物件沉貫垂直度的控制。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中底板的仰視圖。圖3為本發(fā)明與模型樁的裝配示意圖。圖中有定位板I、懸臂梁2、套管3、導(dǎo)桿4、接頭5、底板501、連接管502、通孔503、筋板6、限位塊7、模型樁8。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖I和圖2所示，本發(fā)明的一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，包括定位板I、懸臂梁2、套管3、導(dǎo)桿4和接頭5。定位板I、懸臂梁2和套管3的材質(zhì)優(yōu)選由鋼制成。鋼材質(zhì)可以減小零件的變形量，使得零件保持自身的形狀。懸臂梁2的縱截面優(yōu)選呈工字形，當(dāng)然懸臂梁2的縱截面也可以是其他形狀，例如矩形。懸臂梁2呈水平狀態(tài)。懸臂梁2的一端固定連接在定位板I的側(cè)面，懸臂梁2的另一端固定連接在套管3的外表面。導(dǎo)桿4的橫截面為設(shè)有棱角的平面。導(dǎo)桿4的橫截面不能是圓形。導(dǎo)桿4的橫截面優(yōu)選為正多邊形，例如正三角形、正方形、正五邊形。導(dǎo)桿4的橫截面為正多邊形時(shí)，導(dǎo)桿4在套管3中就不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，且制作便利。套管3中設(shè)有與導(dǎo)桿4相匹配的軸向通孔，套管3套在導(dǎo)桿4的外側(cè)。套管3的軸向通孔的橫截面形狀與導(dǎo)桿4的橫截面形狀相同，且套管3的軸向通孔與導(dǎo)桿4相匹配。套管3與導(dǎo)桿4之間的空隙，可以通過機(jī)械制造工藝進(jìn)行控制。套管3與導(dǎo)桿4之間的空隙越小，導(dǎo)桿4在套管3中產(chǎn)生的傾斜就越小，越有利于保證導(dǎo)桿4處于豎直方向。套管3的軸向通孔呈豎直狀態(tài)。這樣，插入套管3中的導(dǎo)桿4也就處于豎直狀態(tài)。接頭5包括底板501和連接管502。底板501的橫截面為有幾何中心的規(guī)則形狀，例如正三角形，或者正方形。連接管502的底面固定連接在底板501的幾何中心上，連接管502的上部與導(dǎo)桿4的下部固定連接，底板501上設(shè)有至少兩個(gè)均勻分布在底板501的幾何中心周圍的通孔503。當(dāng)通孔503為偶數(shù)個(gè)數(shù)時(shí)，例如，2個(gè)或者4個(gè)，通孔503以底板501的幾何中心為對(duì)稱點(diǎn)的相互對(duì)稱。當(dāng)通孔503為奇數(shù)個(gè)數(shù)時(shí)，通孔503與底板501幾何中心的連線之間的夾角相等。例如，通孔503為3個(gè)時(shí)，通孔503與底板501幾何中心的連線之間的夾角為120度。為加強(qiáng)定位板I和懸臂梁2之間連接的牢靠性，所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，還包括筋板6，筋板6的底面固定連接在懸臂梁2的頂端，筋板6的一個(gè)側(cè)面固定連接在定位板I的側(cè)面。通過筋板6，減小懸臂梁2所受的彎矩，從而減小懸臂梁2的變形，最大程度上保持懸臂梁2與定位板I之間垂直。所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，還包括限位塊7，該限位塊7固定連接在導(dǎo)桿4的頂面，且限位塊7的底面面積大于套管3的軸向通孔的橫截面面積。因?yàn)橄尬粔K7的底面面積大于套管3的軸向通孔的橫截面面積，所以限位塊7不會(huì)進(jìn)入套管3的軸向通孔中。這樣，導(dǎo)桿4就不會(huì)完全穿過套管3的軸向通孔。另外，設(shè)置限位塊7，有利于操作人員通過手握限位塊7，將導(dǎo)桿4插入套管3的軸向通孔中。進(jìn)一步，所述的套管3的高度為導(dǎo)桿4的高度的五分之一至三分之二。這樣，一方面可以發(fā)揮套管3高度的作用，從而達(dá)到限制導(dǎo)桿4豎向偏轉(zhuǎn)的目的；另一方面，套管3的高度小于導(dǎo)桿4的高度，這樣為模型樁8與導(dǎo)桿4的連接，以及通過導(dǎo)桿4頂部施加下壓荷載使得模型樁8沉貫到預(yù)設(shè)位置留下了足夠的操作空間。進(jìn)一步，所述的連接管502的上部與導(dǎo)桿4的下部固定連接有多種方式，本發(fā)明優(yōu)選以下的連接方式連接管502的上部空腔側(cè)壁上設(shè)有相對(duì)的兩個(gè)第一定位孔，導(dǎo)桿4的下部位于連接管502的上部空腔中，導(dǎo)桿4的下部設(shè)有一個(gè)第二定位孔，螺栓固定在第一定位孔和第二定位孔中。通過螺栓連接連接管502和導(dǎo)桿4，安裝和拆卸都很方便。如圖3所示，該結(jié)構(gòu)的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置的使用過程是第一步，在混凝土模型樁8的上部預(yù)埋螺帽，螺帽的頂部與模型樁8頂部齊平；第二步，將定位板I固定在墻體或構(gòu)件上，保證懸臂梁2的頂面處于水平位置，同時(shí)與懸臂梁2固定連接的套管3的軸向通孔處于豎直位置；第三步，將導(dǎo)桿4的底端從套管3的上部插入套管3的軸向通孔中；接著，將接頭5的連接管502和導(dǎo)桿4的下部通過螺栓固定連接；第四步，將接頭5的底板501上的通孔503與混凝土模型樁8頂面的螺帽相對(duì)應(yīng)，然后從通孔503的外側(cè)擰入螺栓，使得螺栓和螺帽相匹配；第五步，在導(dǎo)桿4的頂端施加向下的豎向力，將混凝土模型樁8壓入土體并達(dá)到預(yù)設(shè)深度；第六步，混凝土模型樁8達(dá)到預(yù)設(shè)深度后，拆卸螺帽和螺栓，使得混凝土模型樁8和裝置分離。 在上述用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置的使用過程中，通過水平的懸臂梁2、與懸臂梁2相垂直且具有一定高度的套管3的軸向通孔和橫截面具有棱角的導(dǎo)桿4，保證了導(dǎo)桿4垂直且不能發(fā)生定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和豎向偏轉(zhuǎn)。當(dāng)將模型樁8通過接頭5與導(dǎo)桿4固定連接后，模型樁8也不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和豎向偏轉(zhuǎn)，從而保證了模型樁8只能垂直的貫入地
基中去。
權(quán)利要求
1.一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括定位板(I)、懸臂梁(2)、套管(3)、導(dǎo)桿(4)和接頭(5)，懸臂梁(2)呈水平狀態(tài)，懸臂梁(2)的一端固定連接在定位板(I)的側(cè)面，懸臂梁(2)的另一端固定連接在套管(3)的外表面；導(dǎo)桿(4)的橫截面為設(shè)有棱角的平面；套管(3)中設(shè)有與導(dǎo)桿(4)相匹配的軸向通孔，套管(3)的軸向通孔呈豎直狀態(tài)；套管(3)套在導(dǎo)桿(4)的外側(cè)；接頭(5)包括底板(501)和連接管(502)，連接管(502)的底面固定連接在底板(501)的幾何中心上，連接管(502)的上部與導(dǎo)桿(4)的下部固定連接，底板(501)上設(shè)有至少兩個(gè)均勻分布在底板(501)的幾何中心周圍的通孔(503)。
2.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，還包括筋板(6)，筋板(6)的底面固定連接在懸臂梁(2)的頂端，筋板(6)的一個(gè)側(cè)面固定連接在定位板(I)的側(cè)面。
3.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，還包括限位塊(7)，該限位塊(7)固定連接在導(dǎo)桿(4)的頂面，且限位塊(7)的底面面積大于套管(3)的軸向通孔的橫截面面積。
4.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的套管(3)的高度為導(dǎo)桿(4)的高度的五分之一至三分之ニ。
5.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的通孔(503)為兩個(gè)，且兩個(gè)通孔(503)以底板(501)的幾何中心為對(duì)稱點(diǎn)的相互對(duì)稱。
6.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的通孔(503)為三個(gè)，且三個(gè)通孔(503)與底板(501)幾何中心的連線之間的夾角為120 度。
7.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的連接管(502)的上部與導(dǎo)桿(4)的下部固定連接是指連接管(502)的上部空腔側(cè)壁上設(shè)有相対的兩個(gè)第一定位孔，導(dǎo)桿(4)的下部位于連接管(502)的上部空腔中，導(dǎo)桿(4)的下部設(shè)有ー個(gè)第二定位孔，螺栓固定在第一定位孔和第二定位孔中。
8.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的定位板(I)、懸臂梁(2)和套管(3)均由鋼制成。
9.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的懸臂梁(2)的縱截面呈エ字形。
10.按照權(quán)利要求I所述的用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，其特征在干，所述的底板(501)的橫截面呈正三角形，或者正方形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的控制裝置，該控制裝置包括定位板、懸臂梁、套管、導(dǎo)桿和接頭，懸臂梁呈水平狀態(tài)，懸臂梁的一端固定連接在定位板的側(cè)面，懸臂梁的另一端固定連接在套管的外表面；導(dǎo)桿的橫截面為設(shè)有棱角的平面；套管中設(shè)有與導(dǎo)桿相匹配的軸向通孔，套管的軸向通孔呈豎直狀態(tài)；套管套在導(dǎo)桿的外側(cè)；接頭包括底板和連接管，連接管的底面固定連接在底板的幾何中心上，連接管的上部與導(dǎo)桿的下部固定連接，底板上設(shè)有至少兩個(gè)均勻分布在底板的幾何中心周圍的通孔。該控制裝置可以滿足模型試驗(yàn)中樁基沉貫垂直度的要求，確保在模型試驗(yàn)中，樁基可以沿豎直方向沉貫。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102635130SQ201210106449
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者吳勇信, 沙成明, 童小東, 邱月, 鄭翔, 高玉峰, 黎冰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)