一种桩土接触面力学感应装置
技术领域
本发明涉及土木工程设备
技术领域
，尤其涉及一种桩土接触面力学感应装置。背景技术
土木施工前需要对建筑桩与土体的接触面进行剪切力检测，从而为实际工程桩基的设计提供理论依据，传统的桩土接触面剪切力检测装置使用时一般会通过限位板使得桩试样在检测时始终保持竖直状态，从而避免土基在膜筒内被挤压溢出导致压力外放，然而此方法也导致了工作人员无法确切得知桩试样在检测时是否发生了偏移，以及桩试样在发生偏移时其与限位板之间作用力的大小。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的传统的桩土接触面剪切力检测装置使用时无法得知桩试样在检测时是否发生偏移的问题，而提出的一种桩土接触面力学感应装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种桩土接触面力学感应装置，包括壳体，所述壳体内通过横板固定连接有检测箱，所述检测箱内腔为圆柱状，所述检测箱上端面、下端面均贯穿开设有通孔，所述检测箱内顶壁与内底壁之间连接有膜筒，所述壳体内顶壁与内底壁上均开设有弧形槽，两个所述弧形槽内均设有滑移机构，两个所述弧形槽的槽底壁上均设有与滑移机构配合的限位机构，两个所述滑移机构之间竖直设有检测机构，每个所述通孔的侧壁上均同轴开设有环形槽，两个所述环形槽内均设有密封机构，所述检测箱内壁上均匀设有多个水平加载机构。
进一步，每个所述滑移机构均包括弧形槽内滑动连接的滚珠，每个所述滚珠上均沿径向竖直固定连接有竖杆，每根所述竖杆远离滚珠的一端均滑动套设有竖筒，每根所述竖杆位于竖筒内一端均固定连接有滑块，每个所述滑块与竖筒内壁之间均设有限位弹簧，每个所述竖筒远离对应滚珠的一侧面均固定连接有放置板。
进一步，每个所述限位机构均包括检测箱内开设的与弧形槽对应的安装槽，每个所述安装槽的槽壁上均固定安装有第一电动伸缩杆，每个所述第一电动伸缩杆的伸缩端均固定连接有限位板，每块所述限位板上均固定连接有限位杆，每个所述安装槽与弧形槽之间均竖直开设有与限位杆配合的通道，每个所述滚珠侧壁上均开设有与限位杆配合的限位槽。
进一步，所述检测机构包括上侧放置板下端面上固定设置的驱动装置，所述驱动装置的输出端固定连接有位移传感器，所述位移传感器的下端固定连接有压力传感器，所述压力传感器下端与下侧放置板之间固定设有桩试样。
进一步，所述密封机构包括环形槽内壁上沿径向均匀固定设置的多个第二电动伸缩杆，每个所述第二电动伸缩杆的伸缩端均固定连接有弧形板，每块所述弧形板远离对应第二电动伸缩杆一侧面固定连接有多个复位弹簧，位置对应的多个所述复位弹簧远离弧形板的一端共同固定连接有密封板。
进一步，每块所述密封板的侧壁均与环形槽的槽壁密封滑动连接，每块所述密封板的横截面均为扇形，多块所述密封板共同构成与桩试样配合的圆环。
进一步，每个所述水平加载机构均包括检测箱内壁上开设的沉槽，每个所述沉槽的槽壁上均固定连接有第三电动伸缩杆，每个所述第三电动伸缩杆的伸缩端均固定连接有与膜筒配合的抵块。
进一步，每个所述水平加载机构均包括检测箱内竖直开设的放置槽，每个所述放置槽内壁上均固定设有第一电磁体，每个所述放置槽内均水平滑动连接有多个第二电磁体，每个所述第二电磁体远离第一电磁体一端均固定连接有连杆，每个所述连杆远离第一电磁体的一端均贯穿检测箱内壁延伸至检测箱内，每个所述连杆远离第一电磁体的一端均固定连接有与膜筒配合的加载板。
通过本设备进行桩土接触面剪切力检测时，可以模拟实际工程中建筑桩体所受的水平地压以及其分布状态，同时桩试样在水平压力作用下可以自由的偏转，且不会导致检测箱内压力外放，从而提高了检测结果的准确性。
附图说明
图1为本发明提出的一种桩土接触面力学感应装置的部分外观结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本发明提出的一种桩土接触面力学感应装置的部分内部结构示意图；
图4为图3中B处的放大图；
图5为发明提出的一种桩土接触面力学感应装置中滑移机构的部分结构示意图；
图6为图3中C处放大图；
图7为发明提出的一种桩土接触面力学感应装置中密封机构的部分结构示意图；
图8为发明提出的一种桩土接触面力学感应装置中水平加载结构示意图；
图9为本发明提出的一种桩土接触面力学感应装置中壳体和检测箱的部分内部结构示意图；
图10为本发明提出的一种桩土接触面力学感应装置中检测箱的部分剖切结构示意图。
图中：1壳体、2检测箱、3通孔、4弧形槽、5滚珠、6竖杆、7竖筒、8滑块、9限位弹簧、10放置板、11安装槽、12第一电动伸缩杆、13限位板、14限位杆、15限位槽、16驱动装置、17位移传感器、18压力传感器、19桩试样、20膜筒、21环形槽、22第二电动伸缩杆、23弧形板、24复位弹簧、25密封板、26沉槽、27第三电动伸缩杆、28抵块、29放置槽、30第一电磁体、31第二电磁体、32连杆、33加载板。
具体实施方式
参照图3，一种桩土接触面力学感应装置，包括侧壁贯穿开设有通道的壳体1，壳体1内通过横板固定连接有检测箱2，检测箱2内腔为圆柱状，检测箱2上端面、下端面均同轴贯穿开设有通孔3，检测箱2内顶壁与内底壁之间连接有由柔性材质制成的膜筒20，壳体1内顶壁与内底壁上均开设有截面为劣弧的弧形槽4，两个弧形槽4内均设有滑移机构，两个弧形槽4的槽底壁上均设有与滑移机构配合的限位机构，两个滑移机构之间竖直设有检测机构，每个通孔3的侧壁上均同轴开设有环形槽21，两个环形槽21内均设有密封机构，检测箱2内壁上均匀设有多个水平加载机构。
参照图5，每个滑移机构均包括弧形槽4内滑动连接的滚珠5，每个滚珠5上均沿径向竖直固定连接有竖杆6，每根竖杆6远离滚珠5的一端均滑动套设有竖筒7，每根竖杆6位于竖筒7内一端均固定连接有滑块8，每个竖筒7的开口处均设有与滑块8配合的用于放置滑块8、竖杆6与竖筒7滑脱的限位环，每个滑块8与竖筒7内壁之间均设有限位弹簧9，每个竖筒7远离对应滚珠5的一侧面均固定连接有放置板10。
参照图4，每个限位机构均包括检测箱2内开设的与弧形槽4对应的安装槽11，每个安装槽11的槽壁上均固定安装有第一电动伸缩杆12，每个第一电动伸缩杆12的伸缩端均固定连接有限位板13，每块限位板13上均固定连接有限位杆14，每个安装槽11与弧形槽4之间均竖直开设有与限位杆14配合的通道，每个滚珠5侧壁上均开设有与限位杆14配合的限位槽15，通过第一电动伸缩杆12可以驱动限位板13和限位杆14伸缩，通过限位杆14插入滚珠5上的限位槽15可以对滚珠5进行限位，从而保持检测机构的稳定性，进而方便向检测箱2内投入土基。
参照图1和图2，检测机构包括上侧放置板10下端面上固定设置的驱动装置16，驱动装置16为伺服液压机，驱动装置16的输出端固定连接有位移传感器17，位移传感器17的下端固定连接有压力传感器18，压力传感器18下端与下侧放置板10之间固定设有桩试样19，工作时，伺服液压机通过其输出端将轴向压力施加在桩试样19上，位移传感器17用于检测桩试样19的位移，压力传感器18用于感应伺服液压机对桩试样19所施加的压力，此为现有技术中的常规试验手段，在此不做赘述。
参照图6和图7，密封机构包括环形槽21内壁上沿径向均匀固定设置的多个第二电动伸缩杆22，每个第二电动伸缩杆22的伸缩端均固定连接有弧形板23，每块弧形板23远离对应第二电动伸缩杆22一侧面固定连接有多个复位弹簧24，位置对应的多个复位弹簧24远离弧形板23的一端共同固定连接有与桩试样19配合的密封板25，每块密封板25的侧壁均与环形槽21的槽壁密封滑动连接，每块密封板25的横截面均为扇形，且多块密封板25共同构成与桩试样19密封配合的圆环。
参照图8，每个水平加载机构均包括检测箱2内壁上开设的沉槽26，每个沉槽26的槽壁上均固定连接有第三电动伸缩杆27，每个第三电动伸缩杆27的伸缩端均固定连接有与膜筒20配合的抵块28，通过第三电动伸缩杆27驱动抵块28伸缩，从而可以对膜筒20施加水平方向的作用力。
使用时，开启多个第一电动伸缩杆12使得限位杆14插入对应滚珠5的限位槽15内，从而保持检测机构的竖直，之后开启下侧密封机构中的多个第二电动伸缩杆22，第二电动伸缩杆22带动与之相连的弧形板23朝着靠近桩试样19的方向运动，多块弧形板23通过复位弹簧24带动与之相连的密封板25靠近桩试样19并与桩试样19侧壁相抵，多块密封板25配合桩试样19共同将下侧的通孔3封堵住，之后工作人员通过上侧的通孔3向检测箱2内投入土基并通过捣土设备将土基捣实，接着开启上侧密封机构中的第二电动伸缩杆22将上侧的通孔3封堵住；
反向开启多个第一电动伸缩杆12使得对应的限位杆14与限位槽15分离，从而解除对检测机构的限位，根据实验要求开启所有水平加载机构中的第三电动伸缩杆27对膜筒20的各侧施加大小相同或不同压力，并记录所有水平加载机构施加的压力值，由于滚珠5与弧形槽4滑动连接，因此当桩试样19受力失衡时，桩试样19可以自由的发生偏转并挤压对应的复位弹簧24，同时在复位弹簧24自身弹力作用下，密封板25随着桩试样19的偏转而移动，从而保持两个通孔3始终处于被封堵状态，从而避免土基在膜筒20内被挤压溢出导致压力外放；
启动驱动装置16对桩试样19施加轴向压力，桩试样19沿轴向移动并压缩对应的限位弹簧9，同时压力传感器18记录伺服液压机施加在桩试样19上的轴向压力，位移传感器17记录桩试样19的轴向位移，最终通过公式计算桩土接触面之间的剪切力。
参照图9和图10，每个水平加载机构均包括检测箱2内竖直开设的放置槽29，每个放置槽29内壁上均固定设有第一电磁体30，每个放置槽29内均水平滑动连接有多个第二电磁体31，且第一电磁体30与第二电磁体31相对的一侧磁极相同，既第一电磁体30和第二电磁体31均激发磁场时，第一电磁体30和第二电磁体31之间存在磁性斥力，每个第二电磁体31远离第一电磁体30一端均固定连接有截面成矩形的连杆32，每个连杆32远离第一电磁体30的一端均贯穿检测箱2内壁延伸至检测箱2内，检测箱2内开设有供连杆32滑动的矩形孔，且连杆32与矩形孔密封滑动连接，通过矩形孔与连杆32配合，从而可以避免连杆32在沿水平方向运动时发生自转，每个连杆32远离第一电磁体30的一端均固定连接有与膜筒20配合的加载板33。
在对桩试样19施加水平方向的作用力时，通过控制多个第二电磁体31的输入电流的大小，从而可以使得同一水平加载机构中对桩试样19施加的水平作用力从上至下呈线性增加，从而可以模拟实际工程中建筑桩体所受水平地压随深度的增加而不断增加的情况，进而可以真实的模拟桩土水平地压的分布，提高了检测结果的准确性。
