本发明公开了一种复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，包括模型槽、水平加载系统、竖向加载系统、测量装置。其中模型槽由有机玻璃板制作、槽钢加固；水平加载系统由滑轮、砝码构成；竖向加载系统由竖立槽钢、反力梁、千斤顶、直线滑动导轨构成；测量装置包括测量桩头水平位移和桩顶沉降的微型激光位移传感器系统，可随桩头的移动而水平移动；测量装置还包括测量桩身水平位移的拉绳位移传感器系统。本发明还公开了该装置的试验方法。该试验装置和试验方法加载简便且荷载方向稳定，能够准确测得模型桩沉降、桩头水平位移、桩身水平位移等数据，所测数据精度高，可方便有效的进行复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验研究。
1.一种复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，包括模型槽、水平加载系统、竖向加载系统和测量装置，所述模型槽内安放有模型桩，其特征在于：所述水平加载系统包括滑轮、砝码和钢丝绳，所述钢丝绳连接砝码与模型桩的桩顶，所述滑轮固定于模型槽的外侧，所述钢丝绳与所述滑轮滑配；
所述竖向加载系统包括竖立槽钢、反力梁、千斤顶和直线滑动导轨，所述竖立槽钢与模型槽固定连接，所述反力梁固定于竖立槽钢的顶部，所述直线滑动导轨安装于反力梁上，所述千斤顶与直线滑动导轨滑配；
所述测量装置，包括微型激光位移传感器系统和拉绳位移传感器系统；
所述微型激光位移传感器系统包括用于测量桩头水平位移的第一微型激光位移传感器，以及用于测量桩顶沉降的第二微型激光位移传感器；所述第二微型激光位移传感器与反力梁通过直线滑动导轨连接；
所述拉绳位移传感器系统用于测量桩身水平位移，包括设置在模型桩与模型槽内壁之间的细钢管，穿设于细钢管中的拉绳，以及固定于槽体侧壁上的拉绳位移传感器。
2.根据权利要求1所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，其特征在于：
所述模型槽由有机玻璃板制成，所述模型槽外套设有槽钢加强箍。
3.根据权利要求1所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，其特征在于：
所述竖立槽钢、反力梁、千斤顶和直线滑动导轨通过螺丝可拆卸地连接，所述千斤顶和直线滑动导轨之间设有安放钢板，所述安放钢板与直线滑动导轨滑配，所述千斤顶和第二微型激光位移传感器通过螺丝安装于安放钢板上；所述第二微型激光位移传感器为两个，沿模型桩水平受力方向对称固定于模型桩两侧，并保持竖直。
4.根据权利要求1所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，其特征在于：
竖直钢板固定安装于反力梁下，所述桩顶安装有用于回波测距的测距面板，所述第一微型激光位移传感器安装于竖直钢板上并指向所述测距面板；所述第一微型激光位移传感器为两个，其中一个与桩顶处于同一水平线，另一个略高于桩顶，并保持水平。
5.根据权利要求1所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，其特征在于：
所述拉绳位移传感器在模型槽侧壁上自桩顶向下安装有四个，其中相邻两个拉绳位移传感器间隔1/8桩长。
6.根据权利要求1所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，其特征在于：
所述桩顶依次安装有桩头保护圈、压力传感器和橡胶垫，所述桩头保护圈用于保护模型桩的桩头并作为模型桩的水平受力点，所述橡胶垫用于调整千斤顶和压力传感器之间的接触。
7.采用权利要求1所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤：（1）准备试验装置制作材料：有机玻璃板、槽钢、钢板、角钢、细钢管、直线滑动导轨、螺丝、滑轮、千斤顶、钢丝绳、砝码盘及砝码；
（2）制作模型槽，将有机玻璃板组装成模型槽，在模型槽四周自下而上加固三圈槽钢，同圈槽钢之间用角钢进行焊接加固；并根据图纸标定位置，在模型槽有机玻璃板上四个拉绳位移传感器安装位置开孔；
（3）制作部件，制作反力梁、竖立槽钢、竖直钢板、安放钢板、测距面板、桩头保护圈以及标定大小的细钢管，在竖立槽钢上反力梁安装位置、钢丝绳穿过位置、模型槽槽钢连接位置开孔，在反力梁上竖立槽钢安装位置、直线滑动导轨安装位置、竖直钢板安装位置开孔；
（4）安装滑轮，使用螺丝将滑轮安装于模型槽边沿的槽钢上，水平加载系统安装完毕；
（5）组装竖向加载系统，先用螺丝将直线滑动导轨安装于反力梁，再用螺丝将直线滑动导轨、安放钢板、千斤顶固定为一体，最后将测桩头水平位移的微型激光位移传感器竖直钢板通过螺丝、角钢安装于反力梁下方；完成模型试验装置的装配；
（6）试验材料和测试仪器准备，准备试验用土、模型桩、拉绳位移传感器及其数据采集器、微型激光位移传感器及其数据采集器、压力传感器及其数据采集器，及根据试验需要所配置的电阻应变片及数据采集仪、土压力盒及频率仪；
（7）试验加载方案选择，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）选择加载方法、数据采集标准和加载终止标准，并预估模型桩水平承载力和竖向承载力；根据模拟工况不同选择相应的加载方案，模拟桥墩受力情况，先施加水平荷载至一定等级，后施加竖向荷载至破坏；模拟高楼受风荷载作用桩基承载特性，先施加竖向荷载至一定等级，后水平荷载、竖向荷载交替分级施加至桩基破坏；
（8）填土及埋置模型桩，根据试验需要分层填土，填至桩底标高时先固定模型桩位置，后继续填土，并根据试验需要粘贴电阻应变片和埋置土压力盒；
（9）安装拉绳位移传感器，填土至最下层拉绳位移传感器安装位置时，先将拉绳位移传感器固定于有机玻璃板，再将拉绳穿过细钢管连接于模型桩上缠绕的细线，细线缠绕位置应与拉绳位移传感器出线口处于同一水平线，填土过程中注意保持细钢管水平；继续填土和安装另外三个拉绳位移传感器，填土至标定泥面处，填土完毕；
（10）安装竖向加载系统，以角钢作为连接部件，通过螺丝将竖立槽钢安装于模型槽槽钢上，再将已组装好的竖向加载系统连通过螺丝、角钢安装于竖立槽钢顶部；
（11）安装微型激光位移传感器，将第一、第二微型激光位移传感器分别固定于竖直钢板和安放钢板；所述第二微型激光位移传感器为两个，沿模型桩水平受力方向对称固定于模型桩两侧，并保持竖直；所述第一微型激光位移传感器为两个，其中一个与桩顶处于同一水平线，另一个略高于桩顶，并保持水平；
（12）测量仪器连接，将微型激光位移传感器连接于数据采集器，将拉绳位移传感器连接于数据采集器，将根据试验需要设置的电阻应变片引线连接于数据采集仪、土压力盒连接于频率仪；
（13）安放桩头保护圈、测距面板、压力传感器，将制作好的桩头保护圈套于模型桩桩头，引头部分朝向滑轮一侧；将测距面板放置于桩头保护圈之上，注意对应微型激光位移传感器位置；将压力传感器放置于测距面板之上，连接于数据采集器；
（14）安装、调整加载装置，在压力传感器上放置一橡胶垫，调整千斤顶使之与橡胶垫恰好接触；将钢丝绳一端连接砝码盘，后将钢丝绳顺过滑轮穿过竖立槽钢孔口，连接于桩头保护圈引头，并调整桩头保护圈使钢丝绳水平；
（15）荷载施加和采集数据，根据所选的加载方案进行加载，并根据所选的数据采集标准进行数据采集；施加竖向荷载时，采集测桩顶沉降的两个微型激光位移传感器数据；施加水平荷载时，采集测桩头水平位移的两个微型激光位移传感器数据，采集四个拉绳位移传感器数据，采集根据试验需要设置的桩身电阻应变片、土压力盒数据；
（16）数据处理，由两个第二微型激光位移传感器数据平均得出桩顶沉降；由两个第一微型激光位移传感器的水平位移数据及其安装位置竖直距离，计算得出桩顶转角，其中下层微型激光位移传感器的数据为桩头水平位移；由四个拉绳位移传感器数据拟合得出桩身上部变形曲线；由桩身电阻应变片所测数据得出桩身弯矩，由土压力盒所测数据得出桩侧土压力。
8.根据权利要求7所述的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置的试验方法，其特征在于：所述步骤（6）中所准备的试验用土为标准砂或黏土，所述模型桩为木质桩或铝管桩，所述模型桩截面为圆形、方形或圆环形。
复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置及试验方法
技术领域
[0001] 本发明涉及桩基模型试验装置及试验方法，特别涉及复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置及试验方法。
背景技术
[0002] 桩基作为一种地基处理技术，具有适用范围广、施工速度快、加固效果好等优点，在高速公路、铁路、港口、机场、房屋建筑等地基处理工程领域中得到广泛地应用。桩基础在受到上层构筑物产生的竖向荷载同时，也会受到风、地震、水、车辆等产生的水平荷载。研究在竖向-水平向耦合荷载作用下桩基承载特性是研究人员关注的重要课题之一。开展竖向荷载对水平受荷桩承载特性的影响、水平荷载对竖向受荷桩承载特性的影响、竖向-水平向耦合荷载作用下桩基承载特性，需要本模型试验装置。
[0003] 在本发明之前，论文“大直径变径桩横向承载特性模型试验”（中国公路学报，2013年11月，第26卷，第6期，80-86）公开了一种横向静载荷作用下桩基承载特性试验装置，该装置由模型箱、水平加载装置、测量装置构成，只可进行水平单向加载。
[0004] 传统的桩基模型试验装置，加载方向单一，不需考虑加载过程中不同方向荷载之间的相互影响。已有的桩基模型试验装置，试验中竖向荷载会随着水平荷载的施加而发生偏转，测量不准确；未设置桩身水平位移测量仪器，桩身水平位移多是线性插值得出，试验结果不能够准确反映实际情况。所以发明一种制作简单、加载简便、荷载大小和方向稳定、能够有效测得模桩头沉降、桩头水平位移、桩身水平位移、桩身弯矩等数据的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置及试验方法是非常有意义的工作。
发明内容
[0005] 发明目的：本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置及试验方法。
[0006] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明的一种复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置，包括模型槽、水平加载系统、竖向加载系统和测量装置，所述模型槽内安放有模型桩；所述水平加载系统包括滑轮、砝码和钢丝绳，所述钢丝绳连接砝码与模型桩的桩顶，所述滑轮固定于模型槽的外侧，所述钢丝绳与所述滑轮滑配；
[0007] 所述竖向加载系统包括竖立槽钢、反力梁、千斤顶和直线滑动导轨，所述竖立槽钢与模型槽固定连接，所述反力梁固定于竖立槽钢的顶部，所述直线滑动导轨安装于反力梁上，所述千斤顶与直线滑动导轨滑配；
[0008] 所述测量装置，包括微型激光位移传感器系统和拉绳位移传感器系统；
[0009] 所述微型激光位移传感器系统包括用于测量桩头水平位移的第一微型激光位移传感器，以及用于测量桩顶沉降的第二微型激光位移传感器；所述第二微型激光位移传感器与反力梁通过直线滑动导轨连接；可随桩头的移动而水平移动，确保所测数据为桩顶竖向沉降；
[0010] 所述拉绳位移传感器系统用于测量桩身水平位移，包括设置在模型桩与模型槽内壁之间的细钢管，穿设于细钢管中的拉绳，以及固定于槽体侧壁上的拉绳位移传感器。可以在不影响桩土受力的情况下准确测得桩身水平位移。
[0011] 作为优选，为了便于观察试验状态，确保模型槽的强度，同时简化制作工艺，所述模型槽由有机玻璃板制成，所述模型槽外套设有槽钢加强箍。
[0012] 作为优选，为了维持竖向加载方向的稳定性，同时使整套竖向加载系统可拆卸，所述竖立槽钢、反力梁、千斤顶和直线滑动导轨通过螺丝可拆卸地连接，所述千斤顶和直线滑动导轨之间设有安放钢板，所述安放钢板与直线滑动导轨滑配，所述千斤顶和第二微型激光位移传感器通过螺丝安装于安放钢板上；所述第二微型激光位移传感器为两个，沿模型桩水平受力方向对称固定于模型桩两侧，并保持竖直。
[0013] 作为优选，为了准确测得桩身位移，竖直钢板固定安装于反力梁下，所述桩顶安装有用于回波测距的测距面板，所述第一微型激光位移传感器安装于竖直钢板上并指向所述测距面板；所述第一微型激光位移传感器为两个，其中一个与桩顶处于同一水平线，另一个略高于桩顶，并保持水平。
[0014] 作为优选，为了测试桩身不同位置的位移，所述拉绳位移传感器在模型槽侧壁上自桩顶向下安装的四个，其中相邻两个拉绳位移传感器间隔1/8桩长。
[0015] 作为优选，所述桩顶依次安装有桩头保护圈、压力传感器和橡胶垫，所述桩头保护圈用于保护模型桩的桩头并作为模型桩的水平受力点，所述橡胶垫用于调整千斤顶和压力传感器之间的接触。
[0016] 本发明同时提出上述试验装置的试验方法，包括以下步骤：
[0017] （1）准备试验装置制作材料。制作之前准备好有机玻璃板、槽钢、钢板、角钢、细钢管，备好备好直线滑动导轨、螺丝、滑轮、千斤顶、钢丝绳、砝码盘及砝码。
[0018] （2）制作模型槽。根据图纸尺寸，裁出有机玻璃板组装成模型槽，裁出槽钢，在模型槽四周自下而上加固3圈槽钢，同圈槽钢之间用角钢进行焊接加固；并根据图纸标定位置，在模型槽有机玻璃板上四个拉绳位移传感器安装位置开孔。
[0019] （3）制作部件。根据图纸尺寸，制作反力梁、竖立槽钢、安放钢板、测距面板、桩头保护圈，裁出标定大小的细钢管，在竖立槽钢上反力梁安装位置、钢丝绳穿过位置、模型槽槽钢连接位置开孔，在反力梁上竖立槽钢安装位置、直线滑动导轨安装位置、竖直钢板安装位置开孔。
[0020] （4）安装滑轮。根据图纸标定位置，使用螺丝将滑轮安装于模型槽槽钢，水平加载系统安装完毕。
[0021] （5）组装竖向加载系统。根据图纸标定位置，先使用螺丝将直线滑动导轨安装于反力梁，再使用螺丝将直线滑动导轨、安放钢板、千斤顶固定为一体，后将测桩头水平位移的微型激光位移传感器竖直钢板通过螺丝、角钢安装于反力梁。竖向加载系统组装完毕。模型试验装置所需部件准备完毕。
[0022] （6）试验材料和测试仪器准备。试验之前备好试验用土、模型桩、拉绳位移传感器及数据采集器、微型激光位移传感器及数据采集器、压力传感器及数据采集器，及根据试验需要所配置的电阻应变片及数据采集仪、土压力盒及频率仪；试验用土可选标准砂或黏土，模型桩可选木质、铝管等材质，模型桩截面可选圆形、方形、圆环形等不同形状。
[0023] （7）试验加载方案选择。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）选择加载方法、数据采集标准和加载终止标准，并预估模型桩水平承载力和竖向承载力；根据模拟工况不同选择相应的加载方案，模拟桥墩受力情况，先施加水平荷载至一定等级，后施加竖向荷载至破坏；模拟高楼受风荷载作用桩基承载特性，先施加竖向荷载至一定等级，后水平荷载、竖向荷载交替分级施加至桩基破坏。
[0024] （8）填土及埋置模型桩。根据试验需要分层填土，填至桩底标高时先固定模型桩位置，后继续填土，并根据试验需要粘贴电阻应变片和埋置土压力盒。
[0025] （9）安装拉绳位移传感器。填土至最下层拉绳位移传感器安装位置时，先将拉绳位移传感器固定于有机玻璃板，再将拉绳穿过细钢管连接于模型桩上缠绕的细线，细线缠绕位置应与拉绳位移传感器出线口处于同一水平线，填土过程中注意保持细钢管水平；继续填土和安装另外3个拉绳位移传感器。填土至标定泥面处，填土完毕。
[0026] （10）安装竖向加载系统。根据图纸标定位置，以角钢作为连接部件，通过螺丝将竖立槽钢安装于模型槽槽钢上，再将已组装好的竖向加载系统连通过螺丝、角钢安装于竖立槽钢。
[0027] （11）安装微型激光位移传感器。将第一、第二微型激光位移传感器分别固定于竖直钢板和安放钢板；其中测桩顶沉降的两个第二微型激光位移传感器应沿模型桩水平受力方向对称固定于模型桩两侧，并注意保持竖直；测桩头水平位移的两个第一微型激光位移传感器，一个与桩顶处于同一水平线，一个略高于桩顶，并注意保持水平。
[0028] （12）测量仪器连接。将微型激光位移传感器连接于数据采集器，将拉绳位移传感器连接于数据采集器，将根据试验需要设置的电阻应变片引线连接于数据采集仪、土压力盒连接于频率仪。
[0029] （13）安放桩头保护圈、测距面板、压力传感器。将制作好的桩头保护圈套上模型桩，引头部分朝向滑轮一侧；将测距面板放置于桩头保护圈之上，注意对应微型激光位移传感器位置；将压力传感器放置于测距面板之上，连接于数据采集器。
[0030] （14）安装、调整加载装置。在压力传感器上放置一橡胶垫，调整千斤顶，使之与橡胶垫恰好接触；将钢丝绳一端连接砝码盘，后将钢丝绳顺过滑轮穿过竖立槽钢孔口，连接于桩头保护圈引头，并调整桩头保护圈使钢丝绳水平。
[0031] （15）荷载施加和采集数据。根据所选的加载方案进行加载，并根据所选的数据采集标准进行数据采集；施加竖向荷载时，采集测桩顶沉降的两个微型激光位移传感器数据；施加水平荷载时，采集测桩头水平位移的两个微型激光位移传感器数据，采集四个拉绳位移传感器数据，采集根据试验需要设置的桩身电阻应变片、土压力盒数据。
[0032] （16）数据处理。由测桩顶的两个微型激光位移传感器数据平均得出桩顶沉降；由测桩头水平位移的两个微型激光位移传感器数据及其安装位置竖直距离，计算得出桩顶转角，其中下层微型激光位移传感器数据为桩头水平位移；由四个拉绳位移传感器数据拟合得出桩身上部变形曲线；由根据试验需要设置的桩身电阻应变片所测数据得出桩身弯矩，由根据试验需要设置的土压力盒所测数据得出桩侧土压力。
[0033] 本发明的有益效果是：
[0034] （1）本发明采用有机玻璃面板制作模型槽，并采用槽钢加固，易于加工，结构牢固，耐久性好。
[0035] （2）本发明反力梁和模型槽之间通过可拆卸的竖立槽钢连接，试验填土之前可拆卸竖立槽钢和反力梁，便于填土和埋置模型桩。
[0036] （3）本发明采用直线滑动导轨连接千斤顶和反力梁，易安装，便于操作，试验过程中千斤顶沿直线滑动导轨随桩头水平移动，可维持试验过程中竖向荷载方向的稳定性。
[0037] （4）本发明采用微型激光位移传感器测量桩头水平位移和桩头沉降，与百分表相比，精度高，可避免人为估读误差。
[0038] （5）本发明测沉降的微型激光位移传感器安放钢板与反力梁之间采用直线滑动导轨连接，试验过程中微型激光位移传感器沿直线滑动导轨随桩头水平移动，可确保所测数据为桩顶竖向沉降。
[0039] （6）本发明采用拉绳位移传感器测量桩身水平位移，精度高，可直观反映整个桩身沿深度的水平位移规律，且不影响桩身的受力情况，在已有的相近发明中尚属首次。
附图说明
[0040] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0041] 图1是本发明实施例的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置的框架示意图；
[0042] 图2是图1的结构图；
[0043] 图3是图1的侧视图。
[0044] 图4是图3中的A位置局部放大图；
[0045] 图中1.有机玻璃板，2.槽钢，3. 竖立槽钢，4.反力梁，5. 直线滑动导轨，6. 砝码盘及砝码，7. 钢丝绳，8. 滑轮，9. 拉绳位移传感器，10. 微型激光位移传感器数据采集器，11. 压力传感器数据采集器，12. 拉绳位移传感器数据采集器，13.竖直钢板，14.安放钢板，15.测距面板，16.桩头保护圈，17.橡胶垫，18.压力传感器，19.千斤顶，20.微型激光位移传感器，21.模型桩，22.螺丝，23.角钢，24.细钢管。
具体实施方式
[0046] 本实施例的复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置如图1和2所示，包括模型槽、水平加载系统、竖向加载系统、加载装置。
[0047] 其中模型槽由有机玻璃板1制作，并采用槽钢2加固。水平加载系统由滑轮8、砝码盘及砝码6、钢丝绳7构成。
[0048] 竖向加载系统如图3和图4所示，由竖立槽钢3、反力梁4、千斤顶19、直线滑动导轨5构成，直线滑动导轨5通过螺丝22固定于反力梁，并通过螺丝22与安放钢板14、千斤顶19固定为一体，千斤顶19施加竖向荷载，并可沿直线滑动导轨5水平移动，可维持竖向加载方向的稳定性，且整套竖向加载系统可拆卸。
[0049] 测量装置，包括测量桩头水平位移和桩顶沉降的微型激光位移传感器20系统，精度高，且测沉降的微型激光位移传感器20与反力梁4之间通过直线滑动导轨5连接，可随桩头的移动而水平移动，确保所测数据为桩顶竖向沉降；测量装置还包括测量桩身水平位移的拉绳位移传感器9系统，可在不影响桩土受力的情况下准确测得桩身水平位移，在已有的相近发明中尚属首次；测量装置还包括根据试验需要而设置的电阻应变片及数据采集仪、土压力盒及频率仪；试验装置还包括桩头保护圈16、测距面板15、橡胶垫17等小部件。
[0050] 竖直钢板13和安放钢板14，是用于固定微型激光位移传感器20，其中测桩头水平位移的微型激光位移传感器20通过竖直钢板13安装于反力梁4下，测桩顶沉降的微型激光位移传感器20与安放钢板14和直线滑动导轨5、千斤顶19通过螺丝22固定为一体。
[0051] 拉绳位移传感器9系统，由拉绳位移传感器9、数据采集器12、细钢管24等组成；自桩顶向下在有机玻璃板1上每隔1/8桩长安装两个拉绳位移传感器9，共四个，再将拉绳穿过细钢管24后连接于模型桩21，其中细钢管24保护拉绳不受土体影响。
[0052] 还包括桩头保护圈16、测距面板15、橡胶垫17等小部件，桩头保护圈16保护模型桩21桩头及作为模型桩21水平受力点，测距面板15用于微型激光位移传感器20回波测距，橡胶垫17用于调整千斤顶19和压力传感器18之间的接触。
[0053] 使用上述试验装置的试验方法包括以下步骤：
[0054] （1）准备试验装置制作材料。制作之前备好有机玻璃板、槽钢、钢板、角钢、细钢管等制作材料，备好直线滑动导轨5、螺丝22、滑轮8、千斤顶19、钢丝绳7、砝码盘及砝码6等部件。
[0055] （2）制作模型槽。根据图纸尺寸，裁出有机玻璃板1，将有机玻璃板1组装成模型槽；根据图纸尺寸，裁出槽钢2，在模型槽四周自下而上加固3圈槽钢2，同圈槽钢2之间用角钢23进行焊接加固；并根据图纸标定位置，在模型槽有机玻璃板1上四个拉绳位移传感器9安装位置开孔。
[0056] （3）制作竖立槽钢3和反力梁4。根据图纸尺寸，分别裁出标定大小的槽钢制作竖立槽钢3和反力梁4，在竖立槽钢3上反力梁4安装位置、钢丝绳7穿过位置、模型槽槽钢2连接位置开孔，在反力梁4上竖立槽钢4安装位置、直线滑动导轨5安装位置、竖直钢板13安装位置开孔。
[0057] （4）制作试验装置配件。根据图纸尺寸，裁出标定大小的细钢管24，制作测距面板15、桩头保护圈16、竖直钢板13、安放钢板14。
[0058] （5）安装滑轮8。根据图纸标定位置，使用螺丝22将滑轮8安装于槽钢2。水平加载系统安装完毕。
[0059] （6）安装直线滑动导轨5。根据图纸标定位置，使用螺丝22将直线滑动导轨5安装于反力梁4。
[0060] （7）安装千斤顶19、安放钢板14。根据图纸标定位置，使用螺丝22将直线滑动导轨5、安放钢板14、千斤顶19固定为一体。竖向加载系统组装完毕。
[0061] （8）安装微型激光位移传感器竖直钢板13。根据图纸标定位置，以角钢23作为连接部件，使用螺丝22将竖直钢板13安装于反力梁4之下。试验装置及配件准备完毕。
[0062] （9）试验材料和测试仪器准备。试验之前备好试验用土、模型桩21、拉绳位移传感器9及数据采集器12、微型激光位移传感器20及数据采集器10、压力传感器18及数据采集器11，及根据试验需要所配置的电阻应变片及数据采集仪、土压力盒及频率仪；试验用土可选标准砂或黏土，模型桩21可选木质、铝管等材质，模型桩21截面可选圆形、方形、圆环形等不同形状。
[0063] （10）试验加载方案选择。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）选择加载方法、数据采集标准和加载终止标准，并预估模型桩水平承载力和竖向承载力；根据模拟工况不同选择相应的加载方案，模拟桥墩受力情况，先施加水平荷载至一定等级，后施加竖向荷载至破坏；模拟高楼受风荷载作用桩基承载特性，先施加竖向荷载至一定等级，后水平荷载、竖向荷载交替分级施加至桩基破坏。
[0064] （11）填土及埋置模型桩21。根据试验需要分层填土，填至桩底标高时先固定模型桩21位置，后继续填土，并根据试验需要粘贴电阻应变片和埋置土压力盒。
[0065] （12）安装拉绳位移传感器9。填土至最下层拉绳位移传感器9位置时，先将拉绳位移传感器9固定于有机玻璃板1槽口，再将拉绳穿过细钢管24连接于模型桩21上缠绕的细线，细线缠绕位置应与拉绳位移传感器9出线口处于同一水平线，填土过程中注意保持细钢管24水平；继续填土和安装另外3个拉绳位移传感器9。填土至标定泥面处，填土完毕。
[0066] （13）安装竖向加载系统。根据图纸标定位置，以角钢23作为连接部件，通过螺丝22将竖立槽钢3安装于模型槽槽钢2上，再将已组装好的竖向加载系统通过螺丝22、角钢
23安装于竖立槽钢3。
[0067] （14）安装微型激光位移传感器20。将微型激光位移传感器20固定于竖直钢板13、安放钢板14；其中测桩顶沉降的2个微型激光位移传感器20应沿模型桩21水平受力方向对称固定于模型桩21两侧，并注意保持竖直；测桩头水平位移的2个微型激光位移传感器20，两个与桩顶处于同一水平线，两个略高于桩顶，并注意保持水平。
[0068] （15）测量仪器连接。将微型激光位移传感器20连接于数据采集器10，将拉绳位移传感器9连接于数据采集器12，将将根据试验需要设置的电阻应变片引线连接于数据采集仪、土压力盒连接于频率仪。
[0069] （16）安放桩头保护圈16和测距面板15。将制作好的桩头保护圈16套于模型桩21桩头，引头部分朝向滑轮一侧；将测距面板15放置于桩头保护圈16之上，注意对应微型激光位移传感器20位置.
[0070] （17）安放压力传感器18。将压力传感器18放置于测距面板15上，连接数据采集器11。
[0071] （18）调整竖向加载系统。在压力传感器18之上放置一橡胶垫17以使压力传感器18均匀受压，调整千斤顶19，使之与橡胶垫17恰好接触。
[0072] （19）调整水平加载系统。先将钢丝绳7一端连接砝码盘6，后将钢丝绳7顺过滑轮8穿过竖立槽钢3孔口，连接于桩头保护圈16引头，并调整桩头保护圈16使钢丝绳7水平。
[0073] （20）荷载施加和采集数据。根据所选的加载方案进行加载，并根据所选的数据采集标准进行数据采集；施加竖向荷载时，采集测桩顶沉降的2个微型激光位移传感器20数据；施加水平荷载时，采集测桩头水平位移的2个微型激光位移传感器20数据，采集四个拉绳位移传感器9数据，采集根据试验需要设置的桩身电阻应变片、土压力盒数据。
[0074] （21）数据处理。由测桩顶的2个微型激光位移传感器20数据平均得出桩顶沉降；由测桩头水平位移的2个微型激光位移传感器20数据及其安装位置竖直距离，计算得出桩顶转角，其中下层微型激光位移传感器20数据为桩头水平位移；由四个拉绳位移传感器9数据拟合得出桩身上部变形曲线；由根据试验需要设置的桩身电阻应变片所测数据得出桩身弯矩；由根据试验需要设置的土压力盒所测数据得出桩侧土压力。
