一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模型樁基、用于向模型樁基加載豎向載荷的螺旋千斤頂、用于向模型樁基加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)、以及一體結(jié)構(gòu)的加載框架、反力梁和電動(dòng)機(jī)臺(tái)座，電動(dòng)機(jī)設(shè)置在電動(dòng)機(jī)臺(tái)座上，所述螺旋千斤頂?shù)纳戏皆O(shè)置有自動(dòng)找正箱，自動(dòng)找正箱通過其上的兩個(gè)縱向軸承懸掛在反力梁上且可沿反力梁縱向移動(dòng)，自動(dòng)找正箱的上部設(shè)有四個(gè)用于限制其橫向側(cè)移的橫向軸承；所述用于向模型樁基加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力通過偏心輪和傳力桿傳遞給模型樁基。本實(shí)用新型考慮到了豎向荷載作用下對(duì)樁基礎(chǔ)水平荷載力影響，進(jìn)行研究時(shí)可充分考慮樁基承臺(tái)和上部結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的豎向力，可為樁基礎(chǔ)的研究提供良好的基礎(chǔ)。
【專利說明】一種模型粧基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于土木工程領(lǐng)域用的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，具體的說是一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)于基樁的荷載傳遞機(jī)理、破壞性狀、承載能力以及內(nèi)力和位移的分析研究大都局限于豎向或水平荷載單獨(dú)作用下，在實(shí)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(shí)，還承受有水平荷載的作用。例如吊車、火車、汽車等的制動(dòng)力產(chǎn)生的水平力和彎矩；風(fēng)、波浪、潮水產(chǎn)生的水平力和彎矩；地震產(chǎn)生的瞬時(shí)水平力和彎矩等，這些恒載或活載在高層建筑、橋梁、重型工業(yè)廠房、海上石油平臺(tái)的樁基設(shè)計(jì)計(jì)算中，均不容忽視。當(dāng)水平荷載和豎向荷載共同作用于基樁時(shí)，水平荷載將使樁身產(chǎn)生較大的彎矩并發(fā)生撓曲變形。目前對(duì)考慮豎向荷載作用下樁基的水平動(dòng)承載力研究很為鮮少，對(duì)樁基的水平動(dòng)承載力的試驗(yàn)研究，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法通常不易實(shí)現(xiàn)，且操作程序復(fù)雜，代價(jià)較大，多采用室內(nèi)試驗(yàn)的研究方法。通常的研究是通過在設(shè)有大型振動(dòng)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室完成，這種方式一般原理比較復(fù)雜，需要專人操作，建造費(fèi)用昂貴。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可以考慮到豎向荷載作用下模型樁基水平動(dòng)力加載，能為樁基的研究提供更全面的研究基礎(chǔ)。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模型樁基、用于向模型樁基加載豎向載荷的螺旋千斤頂、用于向模型樁基加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)、以及一體結(jié)構(gòu)的加載框架、反力梁和電動(dòng)機(jī)臺(tái)座，電動(dòng)機(jī)設(shè)置在電動(dòng)機(jī)臺(tái)座上，所述模型樁基埋設(shè)在土箱的土體內(nèi)，所述螺旋千斤頂?shù)纳戏皆O(shè)置有自動(dòng)找正箱，自動(dòng)找正箱通過其上的兩個(gè)縱向軸承懸掛在反力梁上且可沿反力梁縱向移動(dòng)，自動(dòng)找正箱的上部設(shè)有四個(gè)用于限制其橫向側(cè)移的橫向軸承；所述用于向模型樁基加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力通過偏心輪、套設(shè)在偏心輪輪緣的軸承和傳力桿依次傳遞給模型樁基。
[0005]所述螺旋千斤頂?shù)募虞d桿下端設(shè)置有用于測(cè)量向模型樁基所施加豎向載荷大小的壓力傳感器。
[0006]所述傳力桿的一端抵在套設(shè)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(huán)固定在傳力桿上。
[0007]所述傳力桿的中部位置設(shè)置有定向支座用于限制傳力桿的徑向位移。
[0008]所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由數(shù)字式變頻控制儀控制。
[0009]所述自動(dòng)找正箱的滾杠在沿反力梁移動(dòng)過程中與反力梁呈線形接觸。
[0010]本實(shí)用新型中，在豎直方向上，加載過程中當(dāng)模型樁基產(chǎn)生水平位移時(shí)，自動(dòng)找正箱會(huì)緊隨模型樁基沿反力梁移動(dòng)產(chǎn)生同樣方向的水平位移，同時(shí)保證施加的豎向力不間斷。通過調(diào)節(jié)螺旋千斤頂螺紋的長度實(shí)現(xiàn)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?。?br> [0011]在水平方向上，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電機(jī)軸帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳力桿末端與軸承接觸，彈簧套置在傳力桿前部，末端與卡環(huán)接觸，前端與模型樁基接觸以傳遞荷載?？赏ㄟ^更換不同大小偏心輪的方法實(shí)現(xiàn)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系數(shù)的方法改變輸入荷載的大小，通過數(shù)字式變頻控制儀控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)不同的加載。
[0012]所述加載框架、反力梁、滑動(dòng)箱為鋼制材料，所述電動(dòng)機(jī)臺(tái)座由鋼板焊接組成，所述的定向支座為鋼制，其上設(shè)有供傳力桿通過的軸孔，軸孔內(nèi)有環(huán)向凹槽，可注入潤滑油。
[0013]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)本實(shí)用新型考慮到了豎向荷載作用下對(duì)樁基礎(chǔ)水平荷載力影響，進(jìn)行研究時(shí)可充分考慮粧基承臺(tái)和上部結(jié)構(gòu)物廣生的豎向力，可為粧基礎(chǔ)的研究提供良好的基礎(chǔ)；
[0015]2)本實(shí)用新型的自動(dòng)找正箱在沿反力梁移動(dòng)過程中滾杠與反力梁呈線形接觸，滾杠兩端固定在軸承上，極大的減小了系統(tǒng)的摩擦，設(shè)置在上部配套軸承嚴(yán)格的限制了自動(dòng)找正箱的縱向側(cè)移，能保證對(duì)模型樁施加的豎向荷載在樁頂?shù)淖饔梦恢貌蛔?，且處于穩(wěn)定狀態(tài)；
[0016]3)本實(shí)用新型在進(jìn)行荷載輸入時(shí)，豎向作用力作用位置不變，大小可以調(diào)節(jié)，并可以讀?。凰阶饔昧Φ募铀俣?、頻率可以調(diào)節(jié)并讀取，大小可調(diào)節(jié)并能夠可靠的測(cè)量出來；
[0017]4)本實(shí)用新型可用于研究樁基在不同土體環(huán)境中考慮豎向荷載作用下樁基的水平方向振動(dòng)特性研究，可為樁基適用的工程地質(zhì)條件研究提供基礎(chǔ)；
[0018]5)本實(shí)用新型采用的定向支座，嚴(yán)格限制了傳力桿的徑向位移，能很好的穩(wěn)定模型樁水平動(dòng)荷載的傳遞狀態(tài)；
[0019]6)本實(shí)用新型設(shè)置在偏心輪上的軸承，起到了減小系統(tǒng)摩擦的作用，能保證在振動(dòng)過程軸承與傳力桿穩(wěn)定的接觸并傳遞荷載；
[0020]7)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理簡單，運(yùn)輸方便，在室內(nèi)外都可以操作，各部件容易制造，性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為自動(dòng)找正箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為自動(dòng)找正箱與反力梁的配合圖；
[0024]圖4為水平動(dòng)力荷載傳遞結(jié)構(gòu)原理圖；
[0025]附圖標(biāo)記:1、模型樁基，2、螺旋千斤頂，3、電動(dòng)機(jī)，4、加載框架，5、反力梁，6、電動(dòng)機(jī)臺(tái)座，7、土箱，8、自動(dòng)找正箱，9、縱向軸承，10、橫向軸承，11、偏心輪，12、傳力桿，13、軸承，14、彈簧，15、卡環(huán)，16、定向支座，17、數(shù)字式變頻控制儀，18、滾杠。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖所示，一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模型樁基1、用于向模型樁基I加載豎向載荷的螺旋千斤頂2、用于向模型樁基I加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)3、以及一體結(jié)構(gòu)的加載框架4、反力梁5和電動(dòng)機(jī)臺(tái)座6，電動(dòng)機(jī)3設(shè)置在電動(dòng)機(jī)臺(tái)座6上，所述模型樁基I埋設(shè)在土箱7的土體內(nèi)，所述螺旋千斤頂2的上方設(shè)置有自動(dòng)找正箱8，自動(dòng)找正箱8通過其上的兩個(gè)縱向軸承9懸掛在反力梁5上且可沿反力梁5縱向移動(dòng)，自動(dòng)找正箱8的上部設(shè)有四個(gè)用于限制其橫向側(cè)移的橫向軸承10 ;所述用于向模型樁基I加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)3輸出的動(dòng)力通過偏心輪11、套設(shè)在偏心輪11輪緣的軸承13和傳力桿12依次傳遞給模型樁基I。
[0027]所述螺旋千斤頂2的加載桿下端設(shè)置有用于測(cè)量向模型樁基I所施加豎向載荷大小的壓力傳感器。
[0028]所述傳力桿12的一端抵在套設(shè)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(huán)15固定在傳力桿12上。
[0029]所述傳力桿12的中部位置設(shè)置有定向支座16用于限制傳力桿12的徑向位移。
[0030]所述電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速由數(shù)字式變頻控制儀17控制。
[0031]所述自動(dòng)找正箱8的滾杠18在沿反力梁5移動(dòng)過程中與反力梁5呈線形接觸。
【權(quán)利要求】
1.一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模型樁基(I)、用于向模型樁基(I)加載豎向載荷的螺旋千斤頂(2)、用于向模型樁基(I)加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)(3)、以及一體結(jié)構(gòu)的加載框架(4 )、反力梁(5 )和電動(dòng)機(jī)臺(tái)座(6 )，電動(dòng)機(jī)(3 )設(shè)置在電動(dòng)機(jī)臺(tái)座(6 )上，所述模型樁基(I)埋設(shè)在土箱(7)的土體內(nèi)，其特征在于:所述螺旋千斤頂(2)的上方設(shè)置有自動(dòng)找正箱(8)，自動(dòng)找正箱(8)通過其上的兩個(gè)縱向軸承(9)懸掛在反力梁(5)上且可沿反力梁(5)縱向移動(dòng)，自動(dòng)找正箱(8)的上部設(shè)有四個(gè)用于限制其橫向側(cè)移的橫向軸承(10);所述用于向模型樁基(I)加載橫向載荷的電動(dòng)機(jī)(3 )輸出的動(dòng)力通過偏心輪(11)、套設(shè)在偏心輪(11)輪緣的軸承(13 )和傳力桿(12 )依次傳遞給模型樁基(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述螺旋千斤頂(2)的加載桿下端設(shè)置有用于測(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述傳力桿(12)的一端抵在套設(shè)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(huán)(15)固定在傳力桿(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述傳力桿(12)的中部位置設(shè)置有定向支座(16)用于限制傳力桿(12)的徑向位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電動(dòng)機(jī)(3 )的轉(zhuǎn)速由數(shù)字式變頻控制儀(17 )控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模型樁基所受載荷模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述自動(dòng)找正箱(8)的滾杠(18)在沿反力梁(5)移動(dòng)過程中與反力梁(5)呈線形接觸。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK203716191SQ201420000676
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】鐘國華, 高笑娟, 謝鐳, 李躍輝, 楊為民, 呂冰 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)