预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及数据测试方法

摘要

本发明具体公开了一种预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及数据测试方法，包括一个模型槽、承台和模型桩，在所述的模型槽的上方设有与其连接的且对承台实施垂直力的竖向加载系统，内侧设有与其连接的且对承台实施水平力的水平加载系统，所述的模型桩的上端嵌入到承台中，且在所述的承台和模型桩上设有监测装置。本发明试验模型及方法不仅能够进行桩基单、群桩水平承载特性的模型试验，而且能够研究群桩同时承受竖向荷载和水平荷载时的工作性状。并且本发明模型能够自行拆装，可重复使用，亦能够模拟渗流稳定、注浆机理、边坡稳定等各种室内模型试验。

主权项

预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型的数据测试方法，其特征在于：所述试验模型包括一个模型槽，所述的模型槽内设有用于承载模型桩的承台，且模型桩的上端嵌入到承台中；在所述的模型槽的上方设有一个与反力架相连的且对承台实施垂直力的竖向液压加载系统，模型槽内侧设有与其连接的且对承台实施水平力的水平液压加载系统，且在所述的承台、模型桩和加载系统上设有监测装置；所述的监测装置为设置于承台上的千分表、设置于模型桩上的应变片、设置于模型桩周围的土压力计；所述数据测试方法如下：步骤1、测试模型桩地面处水平位移在承台的侧面上、下各设一个千分表，利用千分表测量模型桩顶部水平位移量，根据式(1)计算水平荷载作用下模型桩顶部的转角θ₀，则模型桩在地面处水平位移按式(2)或式(3)计算；X₀＝X_上‑L_上×sinθ₀   (式2)X₀＝X_下‑L_下×sinθ₀   (式3)式中：θ₀—模型桩顶部的转角；X₀—模型桩在地面处的水平位移；X_上—上千分表到模型桩中心线的水平距离；X_下—下千分表到模型桩中心线的水平距离；L_上—上千分表到地面处的竖向距离；L_下—下千分表到地面处的竖向距离；步骤2、测试模型桩身的弯矩模型桩任一横截面处所受到的弯矩可按式(4)计算：式中：b₀—拉压应变测点的间距；I—模型桩截面对中性轴的惯性矩；E—模型桩身的挠曲弹性模量，进行弯矩数据分析时均采用各直径模型桩挠曲弹性模量实测值；ε₊,ε_‑—分别为各截面中两个测点处拉、压应变值，即应变片测读数据；步骤3测试模型桩侧的土压力在模型桩外圈的砂土中竖直方向埋设土压力计，根据单模土压力计配套的计算式(5)来得到模型桩侧土压力值；P＝a·(X+b)   (式5)式中：P—土压力值(kPa)；X—土压力计的应变值；a、b—分别为土压力计的计算系数。