软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪

摘要

本发明公开了一种软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪，探杆(7)一端安装在平板(6)上且连接有主施力齿轮(5)，主施力齿轮(5)连接有齿轮驱动装置，在探杆(7)上设有扭力传感器(10)，探头(8)的探杆连接段(11)固定连接有摩擦筒(13)，锥形部分(14)通过锥形部分连接段(12)活动套挂在摩擦筒(13)的底部，探杆连接段(11)与探杆(7)的另一端固定连接。本发明是一种能实测探杆的扭矩-转角关系，由此计算出探头侧表面摩阻力发挥与相对位移之间的曲线关系，从而达到推算桩侧荷载传递曲线，计算摩擦桩桩顶沉降量的软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪，本发明简化了摩擦桩桩侧荷载传递曲线的测试过程，且结构简单、性能可靠。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种能够在软土地区测量摩擦桩荷载传递曲线的装置，特指将探头压入软土地基一定深度后，通过齿轮系统使探头在土中发生旋转，探头旋转时顶头保持不动，仅侧面受到周围土提供的摩擦力作用，旋转时实测探头扭矩力和转角之间的关系，以推算摩擦桩荷载传递曲线的装置。

背景技术

在深厚软土地区使用摩擦桩承担上部结构荷载时，往往需要对其沉降量进行验算，以防止沉降量或不均匀沉降量对上部结构造成的危害，而要计算摩擦桩沉降量时，必须先确定桩土界面荷载传递曲线。目前，确定桩土界面荷载传递曲线的常规方法是在原位测试桩内埋置应力应变测试装置，然后对桩顶施加竖向荷载，实测桩顶位移及各测点的桩身应变，由换算得到不同位置桩侧阻力与桩身位移间的关系，但实现这种方法需要施工测试桩、安装反力装置、埋设大量的测试元件，耗资巨大且工期较长，难以进行推广应用。若能设计一种简便的原位测试装置，通过在土体内一定位置旋转测试探头实测土体与探头的界面摩擦特性，然后通过一定的经验方法换算得到摩擦桩桩侧荷载传递曲线，即可有效减少测试费用，有利于大规模的推广应用。目前仍没有此类装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能实测探杆的扭矩-转角关系，由此计算出探头侧表面摩阻力发挥与相对位移之间的曲线关系，从而达到推算桩侧荷载传递曲线，计算摩擦桩桩顶沉降量的软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪。

为了解决上述技术问题，本发明提供的软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪，探杆一端安装在平板上且连接有主施力齿轮，所述的主施力齿轮连接有齿轮驱动装置，在所述的探杆上设有扭力传感器，探头的探杆连接段固定连接有摩擦筒，锥形部分通过锥形部分连接段活动套挂在所述的摩擦筒的底部，所述的探杆连接段与所述的探杆的另一端固定连接。

所述的齿轮驱动装置是在所述的平板上通过滚轴卡箍设有变向齿轮，所述的变向齿轮与所述的主施力齿轮啮合传动连接，所述的变向齿轮同轴连接有二级传动齿轮，在所述的平板上设有与所述的二级传动齿轮啮合传动的一级传动齿轮，所述的一级传动齿轮连接有摇杆。

采用上述技术方案的软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪，进行试验时，首先将探头固定在直径较小的探杆上，利用锚固于地表的反力装置将探头压入至预定深度，静置一定时间，待土体超孔隙水压力消散后，利用齿轮驱动装置对探杆施加扭转荷载。在探头发生旋转时，由于顶部锥形部分与摩擦筒不能传递扭矩，整个探头仅受摩擦筒外部土体摩阻力作用。在探头发生转角位移的过程中，利用装于顶部的扭力传感器测量所施加的扭矩，由齿轮旋转角度判定所发生的转角位移，由此获得探杆的扭矩-转角曲线。

综上所述，本发明是一种能实测探杆的扭矩-转角关系，由此计算出探头侧表面摩阻力发挥与相对位移之间的曲线关系，从而达到推算桩侧荷载传递曲线，计算摩擦桩桩顶沉降量的软土地区摩擦桩荷载传递曲线测定仪，本发明简化了摩擦桩桩侧荷载传递曲线的测试过程，且结构简单、性能可靠。

附图说明

图1是测试仪整体图；

图2是探头详细构造图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1和图2，探杆7一端安装在平板6上且连接有主施力齿轮5，在探杆7上设有扭力传感器10，探头8的探杆连接段11固定连接有摩擦筒13，锥形部分14通过锥形部分连接段12活动套挂在摩擦筒13的底部，探杆连接段11与探杆7的另一端固定连接，在平板6上通过滚轴卡箍9设有变向齿轮4，变向齿轮4与主施力齿轮5啮合传动连接，变向齿轮4同轴连接有二级传动齿轮3，在平板6上设有与二级传动齿轮3啮合传动的一级传动齿轮2，一级传动齿轮2连接有摇杆1。

参见图1和图2，试验进行时，旋转摇杆1，带动一级传动齿轮2和二级传动齿轮3缓慢转动，然后变向齿轮4随之转动，并通过与之咬合的主施力齿轮5对探杆7施加扭矩，探杆7将带动探头8发生旋转。探头8发生旋转时，由于锥形部分14仅靠锥形部分连接段12活动套挂在摩擦筒13上，无法传递扭矩，故只有摩擦筒13外部土体提供摩阻力。旋转过程中，由扭力传感器10测定探杆所受扭矩，由摇杆1的旋转圈数确定探杆旋转的角度。