本實(shí)用新型屬于樁箱基礎(chǔ)試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能直觀形象地觀察和研究樁箱基礎(chǔ)在水平循環(huán)荷載下的剪切變形和破壞機(jī)理，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

沉箱是深水基礎(chǔ)的重要形式之一。將沉箱基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)進(jìn)行組合形成復(fù)合基礎(chǔ)-砂石墊層樁箱基礎(chǔ)，可有效地解決深水橋梁對(duì)基礎(chǔ)承載力要求較高的問題。

但是，深水基礎(chǔ)工程長(zhǎng)期受地震、波浪等具有明顯周期性的循環(huán)荷載的作用，會(huì)產(chǎn)生水平循環(huán)累積位移，導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜，甚至傾覆，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的服役。因此，對(duì)樁箱基礎(chǔ)在水平循環(huán)荷載下的剪切變形研究重大。

現(xiàn)有技術(shù)尚未發(fā)現(xiàn)有直接關(guān)于樁箱基礎(chǔ)水平荷載試驗(yàn)裝置，但有其他類型水平荷載試驗(yàn)裝置，如文獻(xiàn)“村鎮(zhèn)建筑簡(jiǎn)易消能減震技術(shù)抗震性能研究.卜長(zhǎng)明.[D].重慶:重慶大學(xué),2012.”設(shè)計(jì)了水平剪切試驗(yàn)裝置對(duì)砌體房屋墻體進(jìn)行了低周反復(fù)加載試驗(yàn)所述，包括豎向和水平向反力梁、加載梁、水平液壓千斤頂及力傳感器、位移計(jì)、圈梁、地梁。

其缺點(diǎn)是：不能直觀形象地觀察和研究土工模型箱內(nèi)樁箱基礎(chǔ)在水平循環(huán)荷載下的剪切變形和破壞機(jī)理，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置，能直觀形象地觀察和研究樁箱基礎(chǔ)在水平循環(huán)荷載下的剪切變形和破壞機(jī)理，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置，包括固定于地面的模型箱，所述模型箱上部開口，所述模型箱內(nèi)盛有粉砂，粉砂上面覆以砂石墊層，所述砂石墊層之上放置沉箱，還包括多根試驗(yàn)樁，所述試驗(yàn)樁位于沉箱方，其下部插入粉砂中，上部伸入砂石墊層中，所述砂石墊層的厚度為試驗(yàn)樁直徑的二倍，試驗(yàn)樁伸入砂石墊層部分的長(zhǎng)度與其直徑相等；還包括水平置于沉箱上部的豎向反力梁，所述豎向反力梁兩端與模型箱側(cè)壁固定連接，在豎向反力梁與沉箱之間設(shè)有用于向沉箱施加豎向荷載的千斤頂；還包 括豎直置于沉箱一側(cè)的水平反力梁，所述水平反力梁下端固定在地面上，在水平反力梁與沉箱之間設(shè)有用于向沉箱施加水平循環(huán)荷載的液壓伺服器；在所述液壓伺服器的端部設(shè)有用于量測(cè)水平循環(huán)荷載的拉壓傳感器，在每根試驗(yàn)樁上貼有多個(gè)應(yīng)變片，在沉箱側(cè)壁設(shè)有位移計(jì)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

能直觀形象地觀察和研究樁箱基礎(chǔ)在水平循環(huán)荷載下的剪切變形和破壞機(jī)理，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。模型箱采用透明鋼化玻璃制作，可直觀地觀測(cè)沉箱水平剪切過程，水平向液壓伺服器可對(duì)沉箱施加水平循環(huán)加載，更好地模擬樁箱基礎(chǔ)擬靜力地震動(dòng)分析。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置的俯視圖。

圖中，地面1，模型箱2，粉砂3，砂石墊層4，沉箱5，試驗(yàn)樁6，豎向反力梁11，千斤頂12，水平反力梁13，液壓伺服器14，拉壓傳感器15，應(yīng)變片16，位移計(jì)17，CCD高清攝像機(jī)18，高分辨率數(shù)碼相機(jī)19。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置，

包括固定于地面1的模型箱2，所述模型箱2上部開口，所述模型箱2內(nèi)盛有粉砂3，粉砂3上面覆以砂石墊層4，所述砂石墊層4之上放置沉箱5，還包括多根試驗(yàn)樁6，所述試驗(yàn)樁6位于沉箱5下方，其下部插入粉砂3中，上部伸入砂石墊層4中，所述砂石墊層4的厚度為試驗(yàn)樁6直徑的二倍，試驗(yàn)樁6伸入砂石墊層4部分的長(zhǎng)度與其直徑相等；

還包括水平置于沉箱5上部的豎向反力梁11，所述豎向反力梁11兩端與模型箱1側(cè)壁固定連接，在豎向反力梁11與沉箱4之間設(shè)有用于向沉箱4施加豎向荷載的千斤頂12；

還包括豎直置于沉箱5一側(cè)的水平反力梁13，所述水平反力梁13下端固定在地面1上，在水平反力梁13與沉箱4之間設(shè)有用于向沉箱4施加水平循環(huán)荷載的液壓伺服器14；

在所述液壓伺服器14的端部設(shè)有用于量測(cè)水平循環(huán)荷載的拉壓傳感器15，在每根 試驗(yàn)樁6上貼有多個(gè)應(yīng)變片16，在沉箱5側(cè)壁設(shè)有位移計(jì)17。

在模型箱1外設(shè)有用于對(duì)加載過程中的砂石墊層進(jìn)行追蹤拍攝的CCD高清攝像機(jī)18和高分辨率數(shù)碼相機(jī)19。

所述模型箱2采用透明鋼化玻璃制成。

所述位移計(jì)17的表座固定在水平反力梁13上。以消除沉箱整體水平移動(dòng)的影響。

所述應(yīng)變片16成對(duì)粘貼在試驗(yàn)樁6兩側(cè)。

本實(shí)用新型樁箱基礎(chǔ)水平循環(huán)荷載剪切變形試驗(yàn)裝置的操作過程如下：

(1)將粉砂采用落雨式裝入模型箱中，粉砂制樣到模型樁樁頂位置時(shí)，停止落砂，分層入槽后刮平并輕夯逐點(diǎn)夯實(shí)；

(2)將模型樁預(yù)埋入粉砂中，樁身內(nèi)壁對(duì)稱貼上應(yīng)變片，在試驗(yàn)槽內(nèi)按預(yù)先設(shè)定的地點(diǎn)和深度定位；在模型樁樁頂鋪設(shè)砂石墊層制樣，并整平砂石墊層表面；

(3)在砂石墊層上面布置沉箱和加載裝置，豎向采用千斤頂對(duì)沉箱頂部施加荷載，水平向采用液壓伺服器進(jìn)行循環(huán)反復(fù)加載，在液壓伺服器端部安裝拉壓傳感器，用來量測(cè)水平循環(huán)荷載；位移計(jì)表座應(yīng)固定在反力架上，以消除沉箱整體水平移動(dòng)的影響；

(4)水平荷載采用兩階段加載法，第一階段為荷載控制加載階段，荷載增量控制在較小范圍內(nèi)；當(dāng)沉箱水平位移達(dá)到5mm后，改用位移控制加載，并以5mm為位移增量加載，當(dāng)位移量達(dá)到100mm時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，每級(jí)荷載(位移)往復(fù)循環(huán)兩次；

(5)CCD高清攝像機(jī)和高分辨率數(shù)碼相機(jī)分別架設(shè)于模型箱正面，透過鋼化玻璃對(duì)加載過程中的砂石墊層進(jìn)行追蹤拍攝，利用圖像相關(guān)處理軟件分析試驗(yàn)拍攝照片，對(duì)砂石墊層進(jìn)行變形量測(cè)與解釋，分析出墊層顆粒的剪切帶，提取砂石墊層的水平破壞模式。本實(shí)用新型從微觀方面研究樁箱基礎(chǔ)下砂石墊層的剪切性能，利用數(shù)字照相量測(cè)技術(shù)，對(duì)砂石墊層數(shù)碼照片進(jìn)行識(shí)別，分析出墊層顆粒的剪切帶，提取砂石墊層的水平破壞模式，為樁箱基礎(chǔ)下砂石墊層水平抗剪切特性提供理論基礎(chǔ)。