一种一维水平循环荷载加载装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及桩基工程研究领域，旨在提供一种一维水平循环荷载加载装置。该种一维水平循环荷载加载装置包括模型槽、加载系统、监测系统，模型槽的内部用于装载填土和装设模型桩，加载系统包括液压伺服作动器、计算机控制系统、反力架、液压千斤顶、定位支架、定位支架导轨，监测系统包括应变片和数据采集系统。本实用新型专利技术能通过改变荷载幅值、荷载均值、循环次数、循环频率等条件从而模拟波浪荷载、风暴荷载、地震荷载等一系列一维水平循环荷载。

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于粧基工程研究领域，特别涉及一种一维水平循环荷载加载装置。
技术介绍
近年来，随着海洋的开发越加受到重视，建造在海洋中的工程日益增多，诸如风荷载、波浪荷载以及地震荷载等水平循环荷载对于建筑与其粧基础的影响已逐渐受到重视。海洋中建筑所受的水平循环荷载与水平静荷载有很大的不同，由于循环荷载是一个不断重复加载的过程，多方面的因素都会对粧的承载能力造成很大的影响，因此承受水平循环荷载作用的粧的工作状态非常复杂。粧在循环荷载作用下，不同的条件下粧的工作性状也有很大的不同，循环荷载的加载频率有提高粧的水平承载力的趋势，而循环荷载的反复循环会降低粧的水平承载力。所以加载频率和循环次数是影响水平循环荷载下粧性状的主要因素，前者的有利作用与后者的不利影响随着加载频率和循环次数的变化而变化，这就造成前者对承载力的有利影响可能为后者的不利作用所抵消，故粧的水平极限承载力可能低于静极限水平承载力，也可能高于静极限水平承载力，因此在估算受水平循环荷载粧水平极限承载力时，需要同时考虑加载频率和荷载循环的次数影响。此外，循环荷载的幅值与均值同样会对粧的水平承载力产生影响，而当表层土壤的性质比较差时，粧土之间的脱开现象也非常容易发生，粧基础的动力响应还与历史上粧基经历的最大位移有关。还需注意的是，由于土壤的非线性特性，粧基础的嵌固点也随着上层土的变形而在不断下移，从而使深层土参与工作，脱开区域的范围也随之扩大。然而目前对于受水平循环荷载的粧的研究非常有限，在施工中为了确保安全，只能尽可能放大安全系数，从而产生了巨大的不必要的花费。因此，研究水平荷载粧对于社会效益与经济利益都有极大的好处。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能填补目前关于水平循环荷载作用下，粧基研究领域空白的一维水平循环荷载加载装置。为解决上述技术问题，本技术的解决方案是:提供一种一维水平循环荷载加载装置，能(利用液压伺服作动器与反力架)对埋在填土中的模型粧进行荷载加载实验，所述一维水平循环荷载加载装置包括模型槽、加载系统、监测系统；所述模型槽为顶部开口的长方体箱体结构模型槽，模型槽的底部开有排水口，且排水口内装有滤网；模型槽的内部用于装载填土和装设模型粧；所述加载系统包括液压伺服作动器、反力架、液压千斤顶、定位支架、定位支架导轨；所述反力架安装在模型槽的顶部，包括水平反力架、竖向反力架、水平导轨、竖向导轨；所述水平导轨设有两个，分别安装在模型槽垂直于荷载加载方向的对应两个侧面的顶部，且其中一个水平导轨的一端向模型槽外部延伸，用于将反力架移动至模型槽外从而方便进行填土及固结等步骤；所述竖向导轨设有两个，两个竖向导轨的一端通过滑块分别安装在两侧的水平导轨上，使竖向导轨能沿着水平导轨在水平方向移动；所述水平反力架为矩形框结构的反力架，水平反力架矩形框的短边分别通过滑块安装在两侧的竖向导轨上，使水平反力架能沿着竖向导轨进行竖直移动；所述竖向反力架为门字型反力架，竖向反力架的两条竖向支腿分别通过滑块安装在两侧的水平导轨上，使竖向反力架能沿着水平导轨水平移动；所述液压千斤顶安装在竖向反力架上，用于将模型粧压入模型槽的填土中，以及向模型粧的粧顶提供竖向荷载；所述定位支架导轨设有两个，分别安装在两竖向反力架的两条支腿上；所述定位支架为中间带有一对夹钳的矩形框架，定位支架矩形框的短边分别通过滑块安装在两侧的定位支架导轨上，使定位支架能沿着竖向反力架的支腿竖向移动，用于在液压千斤顶压入模型粧时，确定压入位置以及确保粧身的垂直；所述液压伺服作动器通过螺栓固定在水平反力架上，液压伺服作动器的端部用于通过夹钳与模型粧相连，能通过反力架对模型粧施加水平荷载(水平荷载的方向与水平反力架垂直)；同时，液压伺服作动器能监测和记录其端部的推力与行进距离，并反馈给计算机控制系统；所述监测系统包括应变片和数据采集系统；所述应变片用于粘贴在模型粧外侧的受荷载轴线上，并将应变片的导线从模型粧内穿出至数据采集系统；所述数据采集系统能每隔一定的时间自动记录下所连接的应变片的读数，用于读取和记录每一次荷载施加完毕后的应变片读数数据。这里数据采集系统可采用现有硬件实现，本领域技术人员可根据本技术所述功能，对现有技术手段加以利用以实现相关功能，由于这些内容并非本技术重点，故不再赘述。在本技术中，所述加载系统还包括计算机控制系统，计算机控制系统与液压伺服作动器相连，用于控制液压伺服作动器的启关，以及通过输入不同的荷载参数，来达到对于模型粧的压入与对模型粧进行不同程度的水平加载；同时，计算机控制系统在接收到液压伺服作动器反馈回来的粧顶位移与荷载并进行记录以后，能进行实验终止条件的判定；所述荷载参数包括荷载幅值、荷载均值、频率与频次。计算机控制系统的实现方式可采用硬件、软件或硬件与软件的结合，本领域技术人员可根据本技术所述功能，对现有技术手段加以利用以实现相关功能，由于这些内容并非本技术重点，故不再赘述。在本技术中，所述模型槽的底面为钢板，四周侧壁为外部箍有铁条的有机玻璃。在本技术中，所述模型槽的外侧标有刻度，且零刻度位置设置在距底部20cm处。在本技术中，所述模型槽底部的排水口开有四个，分别开在模型槽底部的四角处。提供基于所述一维水平循环荷载加载装置的循环荷载加载实验方法，用于通过对模型粧施加水平循环荷载并实时监测，研究模型粧在水平循环荷载作用下的工作特性、承载力弱化情况及对周边土体的影响范围，所述循环荷载加载方法具体包括下述步骤:(1)填土与固结:首先向模型槽的底部铺填土层，填土层分为下层砂砾层与上层软土层；下层砂砾层填装压实完毕后，表层高度位于模型槽外侧的零刻度位置；填筑软土层的过程中，每填土 15?20cm进行均匀压实并注水，使土体充分饱和，静置后再进行下一层填土，且每层土装填完成后，保证土的上平面为水平，且在加下一层土之前进行刮毛处理，避免人为分层；并使最终软土层的上层高度低于模型粧的上部(模型粧入土深度根据实际试验要求所确定，其范围一般来说为模型粧直径的5?20倍)；填土层全部装填完成后，在土体表面铺设不透水薄膜以防止水分蒸发，并满布堆载进行固结，并保证每一次填土固结的程度相同(建议每一次填土固结相同时间，并在固结结束后用针入度实验判定固结程度，达到相同针入度时判定为固结程度相同，固结时间建议为一周)；且进行固结时，将模型槽底部的排水口全部打开以均匀排水；(2)模型粧的准备:在模型粧外表面粘贴应变片，然后在应变片的外侧涂一层环氧树脂加以保护，并将应变片的导线从模型粧内穿出；在模型粧的粧底安装一个圆锥形套头，用于方便将模型粧压入土中，并保护模型粧内部导线；(3)使用液压千斤顶，将模型粧压入模型槽的填土层中(压入过程应缓慢进行，防止对土体产生过大的扰动)，且压入位置应在水平导轨滑动方向的中心线上，并确保模型粧垂直；(4)将液压伺服作动器对准模型粧，并利用夹钳与模型粧相连，向计算机控制系统输入荷载参数，开始执行水平循环荷载加载；同时设定液压伺服作动器反馈数据频率、数据采集系统的数据采集频率，记录每一次循环荷载施加完毕后，模型粧的粧顶累计水平位移与应变片的读数；(5)当达到下列条件之一时实验结束:条件A:累计水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一维水平循环荷载加载装置，能对埋在填土中的模型桩进行荷载加载实验，其特征在于，所述一维水平循环荷载加载装置包括模型槽、加载系统、监测系统；所述模型槽为顶部开口的长方体箱体结构模型槽，模型槽的底部开有排水口，且排水口内装有滤网；模型槽的内部用于装载填土和装设模型桩；所述加载系统包括液压伺服作动器、反力架、液压千斤顶、定位支架、定位支架导轨；所述反力架安装在模型槽的顶部，包括水平反力架、竖向反力架、水平导轨、竖向导轨；所述水平导轨设有两个，分别安装在模型槽垂直于荷载加载方向的对应两个侧面的顶部，且其中一个水平导轨的一端向模型槽外部延伸，用于将反力架移动至模型槽外从而方便进行填土及固结步骤；所述竖向导轨设有两个，两个竖向导轨的一端通过滑块分别安装在两侧的水平导轨上，使竖向导轨能沿着水平导轨在水平方向移动；所述水平反力架为矩形框结构的反力架，水平反力架矩形框的短边分别通过滑块安装在两侧的竖向导轨上，使水平反力架能沿着竖向导轨进行竖直移动；所述竖向反力架为门字型反力架，竖向反力架的两条竖向支腿分别通过滑块安装在两侧的水平导轨上，使竖向反力架能沿着水平导轨水平移动；所述液压千斤顶安装在竖向反力架上，用于将模型桩压入模型槽的填土中，以及向模型桩的桩顶提供竖向荷载；所述定位支架导轨设有两个，分别安装在两竖向反力架的两条支腿上；所述定位支架为中间带有一对夹钳的矩形框架，定位支架矩形框的短边分别通过滑块安装在两侧的定位支架导轨上，使定位支架能沿着竖向反力架的支腿竖向移动，用于在液压千斤顶压入模型桩时，确定压入位置以及确保桩身的垂直；所述液压伺服作动器通过螺栓固定在水平反力架上，液压伺服作动器的端部用于通过夹钳与模型桩相连，能通过反力架对模型桩施加水平荷载；同时，液压伺服作动器能监测和记录其端部的推力与行进距离，并反馈给计算机控制系统；所述监测系统包括应变片和数据采集系统；所述应变片用于粘贴在模型桩外侧的受荷载轴线上，并将应变片的导线从模型桩内穿出至数据采集系统；所述数据采集系统能每隔一定的时间自动记录下所连接的应变片的读数，用于读取和记录每一次荷载施加完毕后的应变片读数数据。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏磊，蔡袁强，杨逸敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33