本发明专利技术公开了一种地基基础模型多向加载试验装置及方法，该装置包括模型箱、竖直面加载系统、水平面加载系统和加载控制系统；试验时，在模型箱中铺填土体至指定高度，并通过埋入或压入方式将地基基础模型设置在土体中，随后分别调整竖直面及水平面加载系统中伺服电缸的加载点位置与空间角度，使其能按照预定方向对地基基础模型进行加载，最后通过加载控制系统启动竖直面及水平面加载系统中的伺服电缸，实现对地基基础模型的多点多方向加载，直至达到试验终止条件。本发明专利技术具有不同平面多方向、多加载点特征，通用性强，能够适用于各种类型传统地基基础及新型地基基础物理模型试验研究，具有较好的推广应用前景。具有较好的推广应用前景。具有较好的推广应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种地基基础模型多向加载试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及地基基础模型承载性能试验，具体涉及一种地基基础模型多向加载试验装置及方法。
技术介绍
[0002]地基基础模型试验研究是揭示各类型地基基础，特别是新型地基基础承载性能的重要手段之一。传统的地基基础模型试验装置一般主要由模型箱、反力架、滑轮组、千斤顶或砝码盘等构成，对于常规的水平向加载或竖向压载试验具有较好的适应性。但是，对于具有倾斜加载角度、不同平面多点加载、以及多点多向往复推拉加载要求的试验而言，传统试验装置需进行大量改造且不具有通用性，极大地限制了不同类型地基基础模型、不同加载类型试验的开展。
[0003]随着我国新城市集群发展、公路铁路桥梁等基础设施兴建，以及海上风电等海洋新能源的开发利用，传统地基基础精细化设计与新型地基基础应用已呈常态化。传统的地基基础模型试验装置已难以胜任上述要求的物模承载性能试验要求。
[0004]鉴于此，有必要提出一种通用性好的地基基础模型多向加载试验装置，以能够在实施地基基础承载性能试验过程中，尽可能地还原实际荷载作用工况，同时能够广泛适用于各类型地基基础物模试验研究需求。这对地基基础承载性能优化及新型地基基础的设计具有十分重要的科学意义与工程应用价值。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：本专利技术针对传统地基基础模型试验装置存在的通用性不强、多点多向载荷模拟加载功能不足等缺陷，提供一种地基基础模型多向加载试验装置及方法。
[0006]技术方案：本专利技术第一方面提供一种地基基础模型多向加载试验装置，包括模型箱，还包括加载控制系统，模型箱顶部设有竖直面加载系统，模型箱侧面设有水平面加载系统；
[0007]竖直面加载系统包括伺服电缸、底座平台、支撑钢架、旋转反力架和压力传感器，底座平台固定在模型箱顶部，支撑钢架固定在底座平台上，竖直面加载系统的伺服电缸固定在竖直面加载系统的旋转反力架上，竖直面加载系统的旋转反力架可转动地固定在支撑钢架的竖直板上，实现竖直面加载系统的伺服电缸在竖直面内的加载角度可调节；
[0008]水平面加载系统包括伺服电缸、T形升降平台、旋转反力架和压力传感器，水平面加载系统的伺服电缸固定在水平面加载系统的旋转反力架上，T形升降平台设置在模型箱侧面，水平面加载系统的旋转反力架可转动地固定在T形升降平台顶部，实现水平面加载系统的伺服电缸在水平面内的加载角度可调节；
[0009]压力传感器一端与对应的伺服电缸导杆顶部连接，另一端与地基基础模型上的连接点连接；
[0010]加载控制系统用于控制竖直面加载系统和水平面加载系统中的伺服电缸动作，并
通过压力传感器实现试验过程中荷载监测。
[0011]进一步地，旋转反力架呈“L”型，主要由一块预留孔洞的加载设备固定板和一块设置一对对称布置半圆弧镂空的底座板垂直拼接而成；伺服电缸导杆穿过加载设备固定板的预留孔洞并与之固定连接，底座板在对称半圆弧镂空处及其圆心处，分别通过螺栓与T形升降平台或支撑钢架的竖直板连接。
[0012]进一步地，模型箱顶部设有一对定位垫板，定位垫板上沿长度方向设有多个螺纹孔，底座平台通过螺栓固定在所述一对定位垫板上，且位置可调。
[0013]进一步地，底座平台上沿长度方向设有多个螺纹孔，支撑钢架通过螺栓固定在底座平台上，且位置可调。
[0014]进一步地，模型箱侧面固定有水平向的导轨，导轨上滑动设置有悬挂连接板，T形升降平台固定在悬挂连接板上。
[0015]进一步地，T形升降平台在悬挂连接板上的固定高度可调节。
[0016]进一步地，模型箱一侧安装刻有高度标识线的内侧壁透明挡板，用于实现可视化监测。
[0017]进一步地，模型箱上设有侧壁清土门洞，该侧壁清土门洞通过抽拉式挡板或外开式铰链门封闭。
[0018]本专利技术第二方面提供一种地基基础模型多向加载试验方法，采用上述的地基基础模型多向加载试验装置，包括如下步骤：
[0019](1)将试验土体装入模型箱中，并通过埋入或压入方式将地基基础模型设置在土体中；
[0020](2)根据地基基础模型加载点位置，调节底座平台在定位垫板上的位置，使竖直面加载系统中的伺服电缸的竖直投影与地基基础模型在同一个竖直面上，并通过螺栓固定底座平台；
[0021](3)根据试验加载角度要求，调节竖直面加载系统中的旋转反力架的旋转角度，并通过螺栓将旋转反力架的底座板固定；
[0022](4)根据地基基础模型的加载点要求，调节支撑钢架在底座平台上的位置，使竖直面加载系统中的伺服电缸的导杆与地基基础模型加载点接触，并通过螺栓将支撑钢架固定在底座平台上；
[0023](5)当地基基础模型存在第2个加载点或需要施加扭矩力时，根据第2个加载点高度与角度要求，调节T形升降平台上下左右的位置，最后调节水平面加载系统的旋转反力架的旋转角度并固定好旋转反力架；
[0024](6)将竖直面加载系统中的压力传感器和水平面加载系统中的压力传感器分别与地基基础模型上的连接点连接；
[0025](7)通过加载控制系统对各伺服电缸发出加载命令，并实时采集各伺服电缸和各压力传感器的数据，直至达到试验终止条件并终止加载。
[0026]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：
[0027]竖直面加载系统可以实现地基基础模型在垂直平面内推拉加载角度变换；水平面加载系统可以实现地基基础模型在水平面内集中力加载以及垂直轴扭矩力加载时变换角度；当竖直面加载系统与水平面加载系统联合时，可以实现空间多角度、两个加载点、集中
力与扭矩力等复合加载工况；通过控制系统实现各种类型地基基础物理模型的单向/双向、单次/多次推拉加载与数据采集。
[0028]本专利技术提出的地基基础模型多向加载试验装置具有较好的通用性，能够适用于各种类型传统地基基础及新型地基基础物理模型试验研究，具有较好的推广应用前景。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是地基基础模型多向加载试验装置的结构示意图；
[0031]图2是模型箱的正视图；
[0032]图3是模型箱的右视图；
[0033]图4是模型箱的左视图；
[0034]图5是图1的俯视图；
[0035]图6是竖直面加载系统的结构示意图，其中图6中的(a)为正视图，图6中的(b)为左视图；
[0036]图7是旋转反力架的结构示意图；
[0037]图8是水平面加载系统的结构示意图；
[0038]图9是图1的左视图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地基基础模型多向加载试验装置，包括模型箱，其特征在于，还包括加载控制系统，模型箱顶部设有竖直面加载系统，模型箱侧面设有水平面加载系统；竖直面加载系统包括伺服电缸、底座平台、支撑钢架、旋转反力架和压力传感器，底座平台固定在模型箱顶部，支撑钢架固定在底座平台上，竖直面加载系统的伺服电缸固定在竖直面加载系统的旋转反力架上，竖直面加载系统的旋转反力架可转动地固定在支撑钢架的竖直板上，实现竖直面加载系统的伺服电缸在竖直面内的加载角度可调节；水平面加载系统包括伺服电缸、T形升降平台、旋转反力架和压力传感器，水平面加载系统的伺服电缸固定在水平面加载系统的旋转反力架上，T形升降平台设置在模型箱侧面，水平面加载系统的旋转反力架可转动地固定在T形升降平台顶部，实现水平面加载系统的伺服电缸在水平面内的加载角度可调节；压力传感器一端与对应的伺服电缸导杆顶部连接，另一端与地基基础模型上的连接点连接；加载控制系统用于控制竖直面加载系统和水平面加载系统中的伺服电缸动作，并通过压力传感器实现试验过程中荷载监测。2.根据权利要求1所述的地基基础模型多向加载试验装置，其特征在于，旋转反力架呈“L”型，主要由一块预留孔洞的加载设备固定板和一块设置一对对称布置半圆弧镂空的底座板垂直拼接而成；伺服电缸导杆穿过加载设备固定板的预留孔洞并与之固定连接，底座板在对称半圆弧镂空处及其圆心处，分别通过螺栓与T形升降平台或支撑钢架的竖直板连接。3.根据权利要求2所述的地基基础模型多向加载试验装置，其特征在于，模型箱顶部设有一对定位垫板，定位垫板上沿长度方向设有多个螺纹孔，底座平台通过螺栓固定在所述一对定位垫板上，且位置可调。4.根据权利要求3所述的地基基础模型多向加载试验装置，其特征在于，底座平台上沿长度方向设有多个螺纹孔，支撑钢架通过螺栓固定在底座平台上，且位置可调。5.根据权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：竺明星，刘宏远，李小娟，顾维扬，杨光，陈俊，王贤坤，周鹏程，赵祥，孙小峰，顾建红，付理想，吴扬，高德贵，
申请(专利权)人：扬州市邗江区市政建设管理处江苏邗建集团有限公司江苏瑞沃建设集团有限公司江苏天润环境建设集团有限公司江苏弘瑞桩基工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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