The invention provides a torque loading device and a method for simulating the linear stiffness constraint of pile top, which belongs to the technical field of pile foundation engineering. The device comprises a supporting positioning column, a torque loading module and a pile top restraining module; the number of supporting positioning columns is four; and the torque loading module includes a separating box for sleeving on the top of a model pile. Two loading beams and MTS actuators are symmetrically axisymmetrically arranged with the center line of the model pile and the first end fixedly connected with the separating box; the top restraint module includes a truss, a gear set and a torque spring; the bottom of the truss is fixed at the top of the supporting positioning column; and the gear set includes a first gear bearing, a first gear set, and a first gear set. The second gear bearing and the second gear; the torque spring is sleeved on the second gear bearing, and is arranged symmetrically on both sides of the second gear, the first end is fixed on the second gear, and the second end is fixed on the second gear bearing or truss. This device provides experimental and testing means for torsion test of piles with flexible piles under pile top.
【技术实现步骤摘要】
一种模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置及方法
本专利技术涉及桩基工程的
,特别是涉及一种模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置及方法。
技术介绍
桩基础常常是桥梁、近海码头、海上平台、近海风机、跨海输电塔及高耸建筑物等大型建(构)筑物基础的首选基础类型。桩基础与上部建(构)筑物存在多种连接形式,如嵌入式连接和臼式连接等,使桩顶约束条件存在差异,是影响桩基水平受荷变形的关键因素之一。对于海上导管架钢管桩基础,以及桩头锚固不足或配筋过少的预制桩基础,受上部结构或承台的约束将弱于理想的桩顶嵌固情形(转角为0),在风、波浪和强震等水平荷载作用下易导致桩头在承台(结构)内转动或随承台(结构)一起扭转。当桩与承台锚固牢靠时,桩头约束也将随承台转动而转动,难于形成理想的滑动约束状态。设计中如果对桩顶约束条件认识不足,可能使结构实际水平位移超出设计值。中国专利技术专利(CN201310461860.0)公开了一种关于桩的静力加载试验装置。该装置在模型桩的加载点设有拉力绳,通过控制拉力绳倾斜角度,利用砝码对模型桩进行水平、竖向或耦合加载。中国专利技术专利(CN201410097278.5)公开了一种管桩纵、横向加载装置,可对管桩同时施加竖向和水平荷载,避免了分开加载时位移相互影响而引起荷载施加的不均匀,保证了加荷的精度。上述两套装置利用不同方式实现了桩基耦合加载,但总的说来,已有扭转加载装置大多针对桩顶自由状态,鲜有桩顶柔性约束下桩的扭转试验研究,且尚缺少与此相关的加载装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置,以为桩顶柔性约束下桩的 ...
【技术保护点】
1.一种模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置,其特征在于:包括支撑定位柱(100)、扭矩加载模块和桩顶约束模块;所述支撑定位柱(100)的数量为四个,以模型桩(600)为中心呈矩形设置,底端固定在支撑面上;所述扭矩加载模块包括用于套设在模型桩(600)桩顶的分离箱(201)、以所述模型桩(600)的中心线为对称轴对称设置且第一端与所述分离箱(201)固定连接的两个加载梁(202)以及MTS作动器(203);所述加载梁(202)和MTS作动器(203)处于与支撑面平行的同一平面内;所述MTS作动器(203)垂直于所述加载梁(202),加载头与所述加载梁(202)固定连接,且以所述模型桩(600)的中心线为对称轴对称设置;所述桩顶约束模块包括桁架(301)、齿轮组和扭矩弹簧(302);所述桁架(301)的底部固定在所述支撑定位柱(100)的顶端;所述齿轮组包括第一齿轮轴承(303)、第一齿轮(304)、第二齿轮轴承(305)和第二齿轮(306);所述第一齿轮轴承(303)的轴线与所述模型桩(600)的轴线共线,顶端固定在所述桁架(301)上,底端悬空设置在所述模型桩(600)桩顶;所述第一齿 ...
【技术特征摘要】
1.一种模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置,其特征在于:包括支撑定位柱(100)、扭矩加载模块和桩顶约束模块;所述支撑定位柱(100)的数量为四个,以模型桩(600)为中心呈矩形设置,底端固定在支撑面上;所述扭矩加载模块包括用于套设在模型桩(600)桩顶的分离箱(201)、以所述模型桩(600)的中心线为对称轴对称设置且第一端与所述分离箱(201)固定连接的两个加载梁(202)以及MTS作动器(203);所述加载梁(202)和MTS作动器(203)处于与支撑面平行的同一平面内;所述MTS作动器(203)垂直于所述加载梁(202),加载头与所述加载梁(202)固定连接,且以所述模型桩(600)的中心线为对称轴对称设置;所述桩顶约束模块包括桁架(301)、齿轮组和扭矩弹簧(302);所述桁架(301)的底部固定在所述支撑定位柱(100)的顶端;所述齿轮组包括第一齿轮轴承(303)、第一齿轮(304)、第二齿轮轴承(305)和第二齿轮(306);所述第一齿轮轴承(303)的轴线与所述模型桩(600)的轴线共线,顶端固定在所述桁架(301)上,底端悬空设置在所述模型桩(600)桩顶;所述第一齿轮(304)转动设置在所述第一齿轮轴承(303)上,中心部与所述分离箱(201)的顶部固定连接;所述第二齿轮轴承(305)以所述第一齿轮轴承(303)为对称轴对称设置,且两端均固定在所述桁架(301)上;所述第二齿轮(306)上设置有角度刻度,转动设置在所述第二齿轮轴承(305)上,与所述第一齿轮(304)处于与支撑面平行的同一平面内,直径小于所述第一齿轮(304)的直径,且与所述第一齿轮(304)啮合;所述扭矩弹簧(302)套设在所述第二齿轮轴承(305)上,且分段对称设置在所述第二齿轮(306)两侧,第一端固定在所述第二齿轮(306)上,第二端固定在所述第二齿轮轴承(305)或桁架(301)上。2.根据权利要求1所述的模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置,其特征在于,所述第一齿轮轴承(303)和第二齿轮轴承(305)的杆体上均设置有环形凹槽(307);所述第一齿轮(304)套设在所述第一齿轮轴承(303)的环形凹槽(307)内,且与所述环形凹槽(307)之间设置有滚珠;所述第二齿轮(306)套设在所述第二齿轮轴承(305)的环形凹槽(307)内,且与所述环形凹槽(307)之间设置有滚珠。3.根据权利要求1所述的模拟桩顶线性刚度约束的扭矩加载装置,其特征在于,所述分离箱(2...
【专利技术属性】
技术研发人员:章敏,牛晓波,苏锋,李子阳,张大伟,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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