本发明专利技术公开了一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，包括模型桩、模型箱、加载系统以及测量系统；模型桩设于模型箱中，模型箱外部设有反力架，加载系统包括连接至反力架的竖向加载装置和水平加载装置，竖向加载装置和水平加载装置分别设于模型桩桩顶和桩侧。本发明专利技术既能够展示单一竖向循环荷载、水平循环荷载或冲击荷载下的单桩、群桩承载特性，又可以展示水平循环和竖向荷载共同作用下的桩土共同作用规律，具有经济实惠、结构简单便于操作、具备先进自动化等特点。具备先进自动化等特点。具备先进自动化等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置
[0001]本专利技术属于室内试验加载装置
，具体涉及一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置。
技术介绍
[0002]随着社会经济的快速发展，越来越多的工程陆续兴建例如跨海大桥、高速高铁工程、 风力发电、海上平台等，桩基础以其工程操作简单、沉降量小、抗震高性能、地基承载 力高等优点，成为大型建、构筑物最常用的基础形式之一，被大量用于工程建设中，尤 其适用于对沉降控制和承载力有严格要求的工程项目。由于海洋工程中桩基时常需要承 受复杂的动荷载，例如包括多种方向的循环荷载，施工建设中的冲击荷载，大小方向和 频率常常变化，这使得在开展模型试验的过程中，要充分考虑这些荷载的多变性。
[0003]在跨海大桥及风力发电工程中，桩基础在服役期间不但要承受来自上部结构的竖向 循环荷载，还可能同时要承受风浪的水平循环荷载。目前，现有的研究通常采用室内模 型试验的方法对上述问题开展研究工作，一般地，只分析单一循环荷载下的单桩承载特 性模型试验，并且进行模型试验时，大多采用伺服液压系统或机械装置，这种方法的缺 点在于需要配备昂贵的伺服控制系统、液压机、伺服电机等一系列装置，成本过高，并 且结构形式复杂，操作困难，难以保证精确程度，不适合小型室内模型试验的要求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，以解决上述问题。
[0005]本专利技术中提供一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，包括模型桩、模型箱、加载系统以及测量系统；模型桩设于模型箱中，模型箱外部设有反力架，加载系统包括连接至反力架的竖向加载装置和水平加载装置，竖向加载装置和水平加载装置分别设于模型桩桩顶和桩侧。
[0006]作为上述方案进一步的优选：所述竖向加载装置包括电气比例阀和与其信号连接的函数信号发生器，电气比例阀的气压输出口连接至一气缸，气缸安装在所述反力架上，电气比例阀的气压输入口连接至一空气压缩机。
[0007]作为上述方案进一步的优选：所述竖向加载装置还包括荷载检测系统，荷载检测系统包括plc控制箱、上部压力传感器和下部压力传感器以及电动滑轨，plc控制箱分别连接上部压力传感器、下部压力传感器以及电动滑轨，上部压力传感器连接在电动滑轨上，上部压力传感器可在气缸的输出端下方水平移动。
[0008]作为上述方案进一步的优选：所述反力架上分布设有若干个高度不同的螺纹孔，电动滑轨通过螺纹孔连接至反
力架。
[0009]作为上述方案进一步的优选：所述水平加载装置包括功率放大器和与其连接的动态激振器，动态激振器安装在反力架上，功率放大器还连接至函数信号发生器。
[0010]作为上述方案进一步的优选：所述模型桩与水平加载装置和竖向加载装置之间均设置有滚轴板。
[0011]作为上述方案进一步的优选：所述模型桩桩顶设有加载插销接口，加载插销接口上方和侧部连接有承压钢板，承压钢板连接至对应的滚轴板。
[0012]作为上述方案进一步的优选：所述测量系统包括动静态应变采集仪、土压力传感器、位移传感器、电阻应变片以及拉压传感器，位移传感器设置在模型桩桩顶，拉压传感器设置在动态激振器与模型桩之间，土压力传感器分别设置在模型桩桩端和桩侧，电阻应变片贴设于模型桩两侧。
[0013]本专利技术的有益效果具体如下：（1）、本专利技术研究的为双向循环荷载、冲击荷载等复杂荷载作用下的单桩、 群桩承载特性的模型试验装置，加载装置既可以满足单一（竖向加载、水平加载）循环荷载试验，还可以满足组合循环荷载试验。具体的，本专利技术提供一种气压控制的模拟各种复杂荷载的单桩、群桩组合加载试验装置，该装置加载系统主要可分为竖向加载装置和水平加载装置，该试验装置既能够展示单一竖向循环荷载、水平循环荷载或冲击荷载下的单桩、群桩承载特性，又可以展示水平循环和竖向荷载共同作用下的桩土共同作用规律，具有经济实惠、结构简单便于操作、具备先进自动化等特点。
[0014]（2）、本专利技术的装置具备了大量的自动化设备，减少了人工操作，并且具有结构简单，便于操作，省时省力的优点。具体的，本专利技术设置的滚轴板避免了不同向循环加载共同作用时相对位移对试验的影响，保证了试验的严谨。并且，函数信号发生器和电器比例阀的存在，为循环加载提供了条件，大量不同的函数波形电信号，大大的增加了试验装置的灵活性，可以根据不同试验选择不同频率、次数、幅值，提高了试验的多样性。空气压缩机和气缸的选择，相对于昂贵的伺服液压系统，大大的降低了成本，气压通过气缸施加荷载具有荷载施加不稳定和损耗的弊端，荷载检测系统的存在完全的解决了缺点，增加了试验的精确程度，更加符合小型室内模型试验。
附图说明
[0015]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图 1 为本专利技术实施例中气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置的总体剖面图；图 2 为本专利技术实施例中电动滑轨的正视图；图 3为本专利技术实施例中电动滑轨的俯视图；图 4为本专利技术实施例中加载插销接口处的示意图；图 5 为本专利技术实施例中滚轴板的示意图；
图 6为本专利技术实施例中电气比例阀的示意图；图 7为本专利技术实施例中反力架的俯视图；图8为本专利技术实施例中测试元件安装示意图；附图说明：1、空气压缩机；2、电气比例阀；3、稳定电源；4、函数信号发生器；5、功率放大器；8、反力架；9、气缸；10、动态激振器；11、承压钢板；12、模型桩；13、电阻应变片；14、位移传感器；15、土压力传感器；16、试验土样；17、模型箱；18、动静态应变采集仪；19、笔记本电脑；20、拉压传感器；21、螺纹孔；22、气压输入口；23、气压输出口；24、电信号输入口；25、滚轴轴承；26、加载插销接口；27、滚轴板；28、电动滑轨；29、电机滑杆；30、压力传感器；30
‑
1、上部压力传感器；30
‑
2、下部压力传感器；31、plc 控制箱。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。现结合说明书附图，详细说明本专利技术的结构特点。
[0017]参见图1并结合图7，本实施例中提供一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，包括模型桩12、模型箱17、试验土样16、反力装置、加载系统以及测量系统；模型桩12放于模型箱17中，试验土样16埋置适应高度；反力装置包括反力架8，加载系统通过反力架8安装于模型箱17上方，用于对模型桩12模拟加载，加载系统包括竖向加载装置和水平加载装置；测量系统的测量元件设置在模型桩12桩顶和模型桩12桩侧，用于测试被测对象在水平、竖向循环荷载、冲击荷载作用下的响应。
[0018]本实施例中提供的为双向循环荷载、冲击荷载等复杂荷载作用下的单桩、群桩承载特性的模型试验装置，该加载装置既可以满足单一（竖向加载、水平加载）循环荷载试本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，其特征在于，包括模型桩（12）、模型箱（17）、加载系统以及测量系统；模型桩（12）设于模型箱（17）中，模型箱（17）外部设有反力架（8），加载系统包括连接至反力架（8）的竖向加载装置和水平加载装置，竖向加载装置和水平加载装置分别设于模型桩（12）桩顶和桩侧。2.根据权利要求1所述的气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，其特征在于：所述竖向加载装置包括电气比例阀（2）和与其信号连接的函数信号发生器（4），电气比例阀（2）的气压输出口（23）连接至一气缸（9），气缸（9）安装在所述反力架（8）上，电气比例阀（2）的气压输入口（22）连接至一空气压缩机（1）。3.根据权利要求2所述的气压控制的复杂荷载桩基础室内试验加载装置，其特征在于：所述竖向加载装置还包括荷载检测系统，荷载检测系统包括plc控制箱（31）、上部压力传感器（30
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1）和下部压力传感器（30
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2）以及电动滑轨（28），plc控制箱（31）分别连接上部压力传感器（30
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1）、下部压力传感器（30
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2）以及电动滑轨（28），上部压力传感器（30
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1）连接在电动滑轨（28）上，上部压力传感器（30
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1）可在气缸（9）的输出端下方水平移动...
【专利技术属性】
技术研发人员：周盛全，徐秋伟，冯绍童，戴晨，柯宅邦，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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