一种测量循环荷载下桩周土刚度特性的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量循环荷载下桩周土刚度特性的实验装置及方法。该装置由加压固结装置、循环加载装置和土体特性测量装置三部分组成。加压固结装置包括模型箱、反力架、加压杆、千斤顶、上排水板、下排水管等结构；循环加载装置包括加载杆、上定滑轮、下定滑轮、电机、光电计数器、变速器、配重砝码、钢丝绳等结构；桩土特性测量装置包括弯曲元阵列支架、安装横梁等结构。本发明专利技术可在大比尺模型箱中对黏土完成较高压力的自平衡预压固结，可对不同长度的桩进行长期地、稳定地、变幅值地循环加载，并可根据测量要求快捷地调整弯曲元、位移等传感器等的布置方式。等的布置方式。等的布置方式。

【技术实现步骤摘要】
一种测量循环荷载下桩周土刚度特性的实验装置及方法


[0001]本专利技术属于岩土工程试验的领域，具体涉及一种测量长期循环荷载下桩周土刚度特性的实验装置及方法。

技术介绍

[0002]海上风电作为重要清洁能源，是我国实现二氧化碳排放“2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和”宏伟目标的有效手段之一。近年来我国海上风电桩基规模持续增长。其中，大直径钢管桩是近海海上风电常用的基础形式。在服役期间风电长期受到风、浪等水平循环荷载的作用，桩身在水平循环荷载的作用下会发生周期性地运动，桩周土在桩身周期性作用下土体特性会发生变化。桩体承载力和振动特性与桩周土特性尤其是剪切刚度有强相关性，因此，找到合理的方法对水平循环荷载作用下桩周土刚度特性的变化特征进行观测和预测，对海上风电桩基工程的正常运作和安全具有重大意义。
[0003]目前，国内外对于循环荷载下桩土特性的研究主要存在以下问题：(1)对水平循环荷载作用下桩受力特性的研究多集中于对桩本身的变形和受力特性，观测对象集中于桩的应变特性和桩顶水平位移，对桩周土土体特性的变化关注较少；(2)对大比尺模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量循环荷载下桩周土刚度特性的实验装置，其特征在于，该实验装置包括加压固结装置、循环加载装置和桩土特性测量装置；所述的加压固结装置包括排水底管(1)、防侧倾肋板(2)、模型箱(3)、连接板(4)、反力架(5)、上排水板(6)、千斤顶(7)和加压杆(8)，所述模型箱(3)用于装填实验用土体，所述上排水板(6)盖放在模型箱(3)内的土体上部，所述排水底管(1)平行安装在模型箱(3)的底面四条边上，排水底管(1)和所述反力架(5)通过防侧倾肋板(2)连接，所述反力架(5)通过连接板(4)固定在模型箱(3)侧面上，所述的千斤顶(7)固定在反力架(5)最上端横梁的中部并与加压杆(8)顶部接触，所述加压杆(8)底部与上排水板(6)的上表面中心处接触；所述的循环加载装置包括加载杆(9)、上外定滑轮(10
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1)、上内定滑轮(10
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2)、下定滑轮(11)、试验桩(12)、上钢丝绳(13
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1)、下左钢丝绳(13
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2)、下右钢丝绳(13
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3)、配重砝码(14)、加载砝码一(15)、加载砝码二(16)和桩限位板(17)，所述的加载杆(9)与连接板(4)通过转轴铰接，所述的上外定滑轮(10
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1)安装在反力架(5)横梁两端，每端各安装一个，所述的上内定滑轮(10
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2)安装在反力架(5)横梁两端，每端各安装一个，所述的下定滑轮(11)安装在桩土特性测量装置的第一安装横梁(18
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1)上，所述的试验桩(12)左端与加载杆(9)通过下左钢丝绳(13
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2)绕过上内定滑轮(10
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2)连接，所述试验桩(12)的右端与加载砝码一(15)通过下右钢丝绳(13
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3)绕过上内定滑轮(10
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2)连接；所述的加载杆(9)与配重砝码(14)通过上钢丝绳(13
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1)绕过上外定滑轮(10
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1)连接，所述的加载砝码二(16)与加载杆(9)通过第三吊钩(910
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3)连接，两对桩限位板(17)固定在第一安装横梁(18
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1)和第二安装横梁(18
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2)上；所述的桩土特性测量装置包括第一安装横梁(18
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1)、第二安装横梁(18
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2)、安装小横梁(19)、弯曲元阵列支架(20)、激光位移传感器(21)和力传感器(22)，所述的第一安装横梁(18
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1)和第二安装横梁(18
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2)固定在反力架(5)上，且第一安装横梁(18
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1)和第二安装横梁(18
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2)构成的面相互平行，所述的安装小横梁(19)安装在第一安装横梁(18
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1)和第二安装横梁(18
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2)上，所述的弯曲元阵列支架(20)的底部与模型箱(3)底部固定放置，所述的激光位移传感器(21)固定在安装小横梁(19)上，所述的力传感器(22)安装在加载杆(9)和上内定滑轮(10
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2)之间的下左钢丝绳(13
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2)上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的排水底管(1)的上侧和内侧开设多个排水孔，排水底管上铺设土工布与砂垫层，实现在固结过程中对黏土下表面的集水排水功能，收集的水通过模型箱(3)下部的排水孔排出。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的模型箱(3)和反力架(5)通过四块连接板(4)夹持连接，模型箱(3)与反力架(5)在加压固结过程中完成竖向力的自平衡，无需额外的地锚措施。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的反力架(5)包括竖杆(501)、上横梁(502)、横向加固杆(503)、斜腹杆(504)、下横梁(505)、工字钢(506)，所述竖杆(501)安装在排水底管(1)的相对两条边上，竖杆(501)上安装连接板(4)，两根下横梁(505)安装在竖杆(501)两侧，两根上横梁(502)安装在竖杆(501)上端，与下横梁(505)平行，且与下横梁(505)之间通过若干根斜腹杆(504)连接；连根上横梁(502)之间通过横向加固杆(503)连接；千斤顶(7)通过工字钢(506)安装在上横梁(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安峰，陈奕扬，龚昭祺，陈正，陈缘，谢森林，陈俞超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：