一种V-H-M静力联合加载装置及离心机试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于海洋基础工程试验技术领域，具体涉及一种V

【技术实现步骤摘要】
一种V
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H
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M静力联合加载装置及离心机试验方法


[0001]本专利技术属于海洋基础工程试验
，具体涉及一种V
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H
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M静力联合加载装置及离心机试验方法。

技术介绍

[0002]沉箱、桩靴、大直径管桩等独立基础被广泛运用于海上石油开采、风机建设等工程实践中。这类基础除了需要承担上部结构以及生产设备的自重荷载产生的竖向力之外，也会受到来自风暴、波浪产生的水平力和弯矩，也就是说，海洋独立基础在正常服役期间会受到显著的联合荷载。
[0003]由于海洋独立基础的直径普遍较大，采用土工离心机试验对海洋独立基础进行模型试验是一种经济省时的方法。当对海洋独立基础的联合受荷承载力进行测试时，有两种加载方式可供选择。一种是探针测试法，一种是扫掠测试法。在探针测试法中，需先对海洋独立基础施加并保持恒定的竖向力，再按一定位移比例使桩靴同时平动和转动，以获得其联合承载力。在扫掠测试法中，则是锁定海洋独立基础在数值方向的位移，通过设定桩靴的平动和转动搜寻承载力包络线。这两种方式都要求研究者通过编程控制加载对海洋独立基础模型施加指定的位移和力。然而受限于超重环境下实现复杂加载的技术瓶颈，过往的土工离心机模型试验对基础在联合受荷条件下的承载力特征进行的研究时，联合加载装置模拟实际情况的效果不佳，并且基础模型模拟单一，运用效果不佳等问题。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术介绍
所提出的问题，本专利技术的目的是：旨在提供一种V
‑r/>H
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M静力联合加载装置及离心机试验方法，V
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H
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M代表竖向
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水平
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弯矩，即为对海洋独立基础模型实施竖向、水平和弯矩多个方向的联合加载，以此来满足联合加载装置模拟实际情况的需求。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种V
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H
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M静力联合加载装置，包括模型箱、反力架、联合加载系统和海洋独立基础模型；
[0007]所述反力架固接在模型箱的上方，在反力架的左右两侧分别固定连接有滑轨，所述反力架的左右各设有一块可以拆卸的反力架基座，反力架基座通过螺栓与反力架固接；
[0008]所述联合加载系统包括支撑架、加载杆、第一加载机构、第二加载机构和第三加载机构，所述支撑架与滑轨滑动连接；
[0009]所述第一加载机构包括安装在反力架上的第一油压缸，所述第一油压缸电连接有第一伺服控制器，所述第一油压缸的动力输出端与支撑架固定连接，所述支撑架安装有第一拉杆式位移传感器，所述支撑架安装有第一滑轨，所述第一滑轨安装有第一带铰链滑块，第一带铰链滑块与加载杆铰接，所述第一带铰链滑块安装有第一测力传感器；
[0010]所述第二加载机构包括安装在支撑架上的第二油缸，所述第二油缸电连接有第二伺服控制器，所述第二油缸的动力输出端连接有第二滑轨，所述第二滑轨安装有第二带铰
链滑块，第二带铰链滑块与加载杆铰接，所述第二带铰链滑块安装有第二测力传感器；所述第二油缸安装有第二拉杆式位移传感器；
[0011]所述第三加载机构包括安装在支撑架上的第三油缸，所述第三油缸电连接有第三伺服控制器，所述第三油缸的动力输出端连接有第三滑轨，所述第三滑轨安装有第三带铰链滑块，第三带铰链滑块与加载杆铰接，所述第三带铰链滑块安装有第三测力传感器；所述第三油缸安装有第三拉杆式位移传感器；
[0012]所述海洋独立基础模型与加载杆的下端连接。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述支撑架为厚度为3cm的钢板焊接而成，在两端开槽并固定有与滑轨搭配的滑套。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述第二油压缸与第三油压缸交错固定在支撑架上。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述海洋独立基础模型与加载杆的下端螺纹固定连接。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述第二加载机构与第三加载机构的结构型号相同。
[0017]一种离心机试验方法，包括以下步骤，
[0018]步骤一、将V
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H
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M静力联合加载装置安装在土工离心机吊篮上；其中模型箱内在事前放入试验所用土试样；在土工离心机上安装配重块，第一伺服控制器、第二伺服控制器和第三伺服控制器安装在土工离心机转臂上；
[0019]步骤二、将土工离心机旋转加速至80g，并保持离心机运转；待模型箱内土试样完全固结后，通过第一伺服控制器控制第一油压缸，按照位移控制模式降下联合加载系统，将海洋独立基础模型贯入至土试样内的预定深度；
[0020]步骤三、操作控制系统，将第一油压缸由位移控制模式切换至力控制模式，对海洋独立基础模型施加恒定不变的竖向静载；
[0021]步骤四、保持离心机继续运转，等待土试样内的超静孔隙水压力消散；
[0022]步骤五、将第一油压缸调整回位移控制模式，按照预设的加载路径，操纵第一伺服控制器、第二伺服控制器、第三伺服控制器分别控制第一油压缸、第二油压缸和第三油压缸的液压油流量，按照预设的轨迹进行运动，利用数据采集装置持续不断采集第一拉杆式位移传感器、第二拉杆式位移传感器、第三拉杆式位移传感器的数据，同时采集第一测力传感器、第二测力传感器、第三测力传感器的读数。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1.本专利技术实现了保持土工离心机持续工作的前提下对海洋独立基础模型的安装及之后的联合受荷承载力试验；实现了联合受荷承载力试验过程中控制海洋独立基础模型进行复杂的运动。
[0025]2.本专利技术的海洋独立基础模型非常方便拆卸更换，因此可用于不同基础尺寸乃至不同基础模型形式，如桩靴基础、吸力式沉箱、大直径闭口及管桩等。
[0026]3.本专利技术可以多次重复用于海洋独立基础模型的复合加载试验。
[0027]4.本专利技术可以根据试验需求使用荷载或位移控制对海洋独立基础模型进行加载。
附图说明
[0028]本专利技术可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
[0029]图1为本专利技术一种V
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H
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M静力联合加载装置实施例的结构示意图一；
[0030]图2为本专利技术一种V
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M静力联合加载装置实施例的结构示意图二；
[0031]图3为本专利技术一种V
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H
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M静力联合加载装置实施例中支撑架处的结构示意图；
[0032]图4为本专利技术一种V
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M静力联合加载装置实施例中反力架处的结构示意图；
[0033]图5为本专利技术一种V
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H
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M静力联合加载装置实施例的使用状态结构示意图；
[0034]主要元件符号说明如下：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种V
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H
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M静力联合加载装置，其特征在于：包括模型箱(5)、反力架(1)、联合加载系统和海洋独立基础模型(4)；所述反力架(1)固接在模型箱(5)的上方，在反力架(1)的左右两侧分别固定连接有滑轨(101)，所述反力架(1)的左右各设有一块可以拆卸的反力架基座(102)，反力架基座(102)通过螺栓与反力架(1)固接；所述联合加载系统包括支撑架(2)、加载杆(3)、第一加载机构、第二加载机构和第三加载机构，所述支撑架(2)与滑轨(101)滑动连接；所述第一加载机构包括安装在反力架(1)上的第一油压缸(701)，所述第一油压缸(701)电连接有第一伺服控制器(706)，所述第一油压缸(701)的动力输出端与支撑架(2)固定连接，所述支撑架(2)安装有第一拉杆式位移传感器(702)，所述支撑架(2)安装有第一滑轨(703)，所述第一滑轨(703)安装有第一带铰链滑块(704)，第一带铰链滑块(704)与加载杆(3)铰接，所述第一带铰链滑块(704)安装有第一测力传感器(705)；所述第二加载机构包括安装在支撑架(2)上的第二油缸(801)，所述第二油缸(801)电连接有第二伺服控制器(806)，所述第二油缸(801)的动力输出端连接有第二滑轨(803)，所述第二滑轨(803)安装有第二带铰链滑块(804)，第二带铰链滑块(804)与加载杆(3)铰接，所述第二带铰链滑块(804)安装有第二测力传感器(805)；所述第二油缸(801)安装有第二拉杆式位移传感器(802)；所述第三加载机构包括安装在支撑架(2)上的第三油缸(901)，所述第三油缸(901)电连接有第三伺服控制器(906)，所述第三油缸(901)的动力输出端连接有第三滑轨(903)，所述第三滑轨(903)安装有第三带铰链滑块(904)，第三带铰链滑块(904)与加载杆(3)铰接，所述第三带铰链滑块(904)安装有第三测力传感器(905)；所述第三油缸(901)安装有第三拉杆式位移传感器(902)；所述海洋独立基础模型(4)与加载杆(3)的下端连接。2.根据权利要求1所述的一种V
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M静力联合加载装置，其特征在于：所述支撑架(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：易江涛，徐诗杰，王振，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：