一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置製造方法
2023-06-01 21:49:31 1
一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置製造方法
【專利摘要】一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，包括模型樁基、用於向模型樁基加載豎向載荷的螺旋千斤頂、用於向模型樁基加載橫向載荷的電動機、以及一體結構的加載框架、反力梁和電動機臺座，電動機設置在電動機臺座上，所述螺旋千斤頂的上方設置有自動找正箱，自動找正箱通過其上的兩個縱向軸承懸掛在反力梁上且可沿反力梁縱向移動，自動找正箱的上部設有四個用於限制其橫向側移的橫向軸承；所述用於向模型樁基加載橫向載荷的電動機輸出的動力通過偏心輪和傳力杆傳遞給模型樁基。本發明考慮到了豎向荷載作用下對樁基礎水平荷載力影響，進行研究時可充分考慮樁基承臺和上部結構物產生的豎向力，可為樁基礎的研究提供良好的基礎。
【專利說明】一種模型粧基所受載荷模擬實驗裝置【技術領域】
[0001]本發明屬於土木工程領域用的模擬實驗裝置，具體的說是一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前對於基樁的荷載傳遞機理、破壞性狀、承載能力以及內力和位移的分析研究大都局限於豎向或水平荷載單獨作用下，在實際工程中基樁單純承受豎向或橫向荷載作用的情況很少，往往在承受軸向荷載的同時，還承受有水平荷載的作用。例如吊車、火車、汽車等的制動力產生的水平力和彎矩；風、波浪、潮水產生的水平力和彎矩；地震產生的瞬時水平力和彎矩等，這些恆載或活載在高層建築、橋梁、重型工業廠房、海上石油平臺的樁基設計計算中，均不容忽視。當水平荷載和豎向荷載共同作用於基樁時，水平荷載將使樁身產生較大的彎矩並發生撓曲變形。目前對考慮豎向荷載作用下樁基的水平動承載力研究很為鮮少，對樁基的水平動承載力的試驗研究，採用現場試驗的方法通常不易實現，且操作程序複雜，代價較大，多採用室內試驗的研究方法。通常的研究是通過在設有大型振動臺的實驗室完成，這種方式一般原理比較複雜，需要專人操作，建造費用昂貴。
【發明內容】
[0003]為解決上述現有技術的不足，本發明提供了一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，可以考慮到豎向荷載 作用下模型樁基水平動力加載，能為樁基的研究提供更全面的研究基礎。
[0004]本發明為解決上述技術問題採用的技術方案為:一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，包括模型樁基、用於向模型樁基加載豎向載荷的螺旋千斤頂、用於向模型樁基加載橫向載荷的電動機、以及一體結構的加載框架、反力梁和電動機臺座，電動機設置在電動機臺座上，所述模型樁基埋設在土箱的土體內，所述螺旋千斤頂的上方設置有自動找正箱，自動找正箱通過其上的兩個縱向軸承懸掛在反力梁上且可沿反力梁縱向移動，自動找正箱的上部設有四個用於限制其橫向側移的橫向軸承；所述用於向模型樁基加載橫向載荷的電動機輸出的動力通過偏心輪、套設在偏心輪輪緣的軸承和傳力杆依次傳遞給模型樁基。
[0005]所述螺旋千斤頂的加載杆下端設置有用於測量向模型樁基所施加豎向載荷大小的壓力傳感器。
[0006]所述傳力杆的一端抵在套設在偏心輪輪緣的軸承表面,另一端通過一彈簧抵在模型樁基上，彈簧由卡環固定在傳力杆上。
[0007]所述傳力杆的中部位置設置有定向支座用於限制傳力杆的徑向位移。
[0008]所述電動機的轉速由數字式變頻控制儀控制。
[0009]所述自動找正箱的滾槓在沿反力梁移動過程中與反力梁呈線形接觸。
[0010]本發明中，在豎直方向上，加載過程中當模型樁基產生水平位移時，自動找正箱會緊隨模型樁基沿反力梁移動產生同樣方向的水平位移，同時保證施加的豎向力不間斷。通過調節螺旋千斤頂螺紋的長度實現不同的豎向力，螺旋千斤頂下端連接壓力傳感器用來讀取所施加壓力的大小；
在水平方向上，啟動電動機，電機軸帶動偏心輪轉動，傳力杆末端與軸承接觸，彈簧套置在傳力杆前部，末端與卡環接觸，前端與模型樁基接觸以傳遞荷載。可通過更換不同大小偏心輪的方法實現不同偏心距從而改變輸入荷載的大小，也通過改變彈簧剛度係數的方法改變輸入荷載的大小，通過數字式變頻控制儀控制電動機的轉速，可實現不同的加載。
[0011]所述加載框架、反力梁、滑動箱為鋼製材料，所述電動機臺座由鋼板焊接組成，所述的定向支座為鋼製，其上設有供傳力杆通過的軸孔，軸孔內有環向凹槽，可注入潤滑油。
[0012]有益效果:與現有技術相比，本發明具有以下優點:
1)本發明考慮到了豎向荷載作用下對樁基礎水平荷載力影響，進行研究時可充分考慮粧基承臺和上部結構物廣生的豎向力，可為粧基礎的研究提供良好的基礎；
2)本發明的自動找正箱在沿反力梁移動過程中滾槓與反力梁呈線形接觸，滾槓兩端固定在軸承上，極大的減小了系統的摩擦，設置在上部配套軸承嚴格的限制了自動找正箱的縱向側移，能保證對模型樁施加的豎向荷載在樁頂的作用位置不變，且處於穩定狀態；
3)本發明在進行荷載輸入時，豎向作用力作用位置不變，大小可以調節，並可以讀取；水平作用力的加速度、頻率可以調節並讀取，大小可調節並能夠可靠的測量出來；
4)本發明可用於研究樁基在不同土體環境中考慮豎向荷載作用下樁基的水平方向振動特性研究，可為樁基適用的工程地質條件研究提供基礎；
5)本發明採用的定向支座，嚴格限制了傳力杆的徑向位移，能很好的穩定模型樁水平動荷載的傳遞狀態；
6)本發明設置在偏心輪上的軸承，起到了減小系統摩擦的作用，能保證在振動過程軸承與傳力杆穩定的接觸並傳遞荷載；
7)本發明結構原理簡單，運輸方便，在室內外都可以操作，各部件容易製造，性價比高，經濟實用，適合推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為自動找正箱的結構示意圖；
圖3為自動找正箱與反力梁的配合圖；
圖4為水平動力荷載傳遞結構原理圖；
附圖標記:1、模型樁基，2、螺旋千斤頂，3、電動機，4、加載框架，5、反力梁，6、電動機臺座，7、土箱，8、自動找正箱，9、縱向軸承，10、橫向軸承，11、偏心輪，12、傳力杆，13、軸承，14、彈簧，15、卡環，16、定向支座，17、數字式變頻控制儀，18、滾槓。
【具體實施方式】
[0014]如圖所示，一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，包括模型樁基1、用於向模型樁基I加載豎向載荷的螺旋千斤頂2、用於向模型樁基I加載橫向載荷的電動機3、以及一體結構的加載框架4、反力梁5和電動機臺座6，電動機3設置在電動機臺座6上，所述模型樁基I埋設在土箱7的土體內，所述螺旋千斤頂2的上方設置有自動找正箱8，自動找正箱8通過其上的兩個縱向軸承9懸掛在反力梁5上且可沿反力梁5縱向移動，自動找正箱8的上部設有四個用於限制其橫向側移的橫向軸承10 ;所述用於向模型樁基I加載橫向載荷的電動機3輸出的動力通過偏心輪11、套設在偏心輪11輪緣的軸承13和傳力杆12依次傳遞給模型樁基I。
[0015]所述螺旋千斤頂2的加載杆下端設置有用於測量向模型樁基I所施加豎向載荷大小的壓力傳感器。
[0016]所述傳力杆12的一端抵在套設在偏心輪11輪緣的軸承13表面，另一端通過一彈簧14抵在模型樁基I上,彈簧14由卡環15固定在傳力杆12上。
[0017]所述傳力杆12的中部位置設置有定向支座16用於限制傳力杆12的徑向位移。
[0018]所述電動機3的轉速由數字式變頻控制儀17控制。
[0019]所述自動找正箱8的滾槓18在沿反力梁5移動過程中與反力梁5呈線形接觸。
【權利要求】
1.一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，包括模型樁基(I)、用於向模型樁基(I)加載豎向載荷的螺旋千斤頂(2)、用於向模型樁基(I)加載橫向載荷的電動機(3)、以及一體結構的加載框架(4 )、反力梁(5 )和電動機臺座(6 )，電動機(3 )設置在電動機臺座(6 )上，所述模型樁基(I)埋設在土箱(7)的土體內，其特徵在於:所述螺旋千斤頂(2)的上方設置有自動找正箱(8)，自動找正箱(8)通過其上的兩個縱向軸承(9)懸掛在反力梁(5)上且可沿反力梁(5)縱向移動，自動找正箱(8)的上部設有四個用於限制其橫向側移的橫向軸承(10);所述用於向模型樁基(I)加載橫向載荷的電動機(3 )輸出的動力通過偏心輪(11)、套設在偏心輪(11)輪緣的軸承(13 )和傳力杆(12 )依次傳遞給模型樁基(I)。
2.根據權利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，其特徵在於:所述螺旋千斤頂(2)的加載杆下端設置有用於測量向模型樁基(I)所施加豎向載荷大小的壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，其特徵在於:所述傳力杆(12)的一端抵在套設在偏心輪(11)輪緣的軸承(13)表面，另一端通過一彈簧(14)抵在模型樁基(I)上，彈簧(14)由卡環(15)固定在傳力杆(12)上。
4.根據權利要求1或3所述的一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，其特徵在於:所述傳力杆(12)的中部位置設置有定向支座(16)用於限制傳力杆(12)的徑向位移。
5.根據權利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，其特徵在於:所述電動機(3 )的轉速由數字式變頻控制儀(17 )控制。
6.根據權利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實驗裝置，其特徵在於:所述自動找正箱(8)的滾槓(18)在沿反力梁(5)移動過程中與反力梁(5)呈線形接觸。
【文檔編號】E02D33/00GK103758159SQ201410000536
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2014年1月2日
【發明者】鍾國華, 高笑娟, 謝鐳, 李躍輝, 楊為民, 呂冰 申請人:河南科技大學