一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括長期循環(huán)荷載加載裝置、模型箱、豎向循環(huán)加載配套裝置及水平循環(huán)加載配套裝置；模型箱用于裝填試驗(yàn)用土體，試驗(yàn)用土體中埋置模型基礎(chǔ)；通過長期循環(huán)荷載加載裝置與豎向循環(huán)加載配套裝置進(jìn)行豎向循環(huán)加載模擬試驗(yàn)；通過長期循環(huán)荷載加載裝置與水平循環(huán)加載配套裝置進(jìn)行水平循環(huán)加載模擬試驗(yàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明適用范圍廣、模擬精度高，突破了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置只能進(jìn)行豎向和水平向單向加載的限制，能夠模擬豎向及水平向循環(huán)荷載加載工況，且能進(jìn)行精確自平衡，能進(jìn)行長期循環(huán)加載。
【專利說明】一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種模型試驗(yàn)加載裝置，尤其是涉及一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試 驗(yàn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的跨海大橋及新型能源工程等陸續(xù)興建，跨海大 橋工程，如青島海灣大橋、杭州灣跨海大橋、舟山跨海大橋、廈漳跨海大橋、南澳跨海大橋、 港珠澳大橋等，極大地縮短了地區(qū)之間的距離，加速了地區(qū)間生產(chǎn)要素的流動(dòng)和經(jīng)濟(jì)的融 合，助推了沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。新型能源工程，如風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)電作為零污染能源成為了 近幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力清潔化、滿足電力消費(fèi)的主要發(fā)展方向。我國西北地區(qū)、北方平原地區(qū) 和東南沿海地區(qū)風(fēng)能資源豐富，具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。我國風(fēng)電場的建設(shè)將極大地緩 解我國東部地區(qū)的能源危機(jī)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要方法，具有重大戰(zhàn)略 意義。
[0003] 在跨海大橋及風(fēng)力發(fā)電工程中，上部結(jié)構(gòu)在運(yùn)行期內(nèi)要承擔(dān)風(fēng)、浪、交通等具有明 顯周期性的循環(huán)荷載作用?？绾４髽蚣帮L(fēng)力發(fā)電工程的基礎(chǔ)形式有，樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)以及 沉井加粧復(fù)合基礎(chǔ)。橋梁基礎(chǔ)處在橋梁路面等堅(jiān)向自重荷載、受通堅(jiān)向循環(huán)荷載和風(fēng)浪水 平向循環(huán)荷載的共同作用下，顯然，除了堅(jiān)向自重荷載，堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載也將對(duì)橋梁 樁基礎(chǔ)的服役產(chǎn)生嚴(yán)重影響。風(fēng)電基礎(chǔ)處在風(fēng)電塔架和風(fēng)機(jī)設(shè)備等堅(jiān)向自重荷載、風(fēng)機(jī)工 作荷載以及風(fēng)荷載產(chǎn)生的堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載共同作用下，極易產(chǎn)生變形，如果這種變 形得不到有效的控制，將會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)作和安全。同時(shí)，橋梁及風(fēng)機(jī)會(huì)經(jīng)常暴 露在自然環(huán)境下，并且作用在橋梁及風(fēng)電基礎(chǔ)上的堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載具有明顯的長期 性，長期往復(fù)循環(huán)荷載將對(duì)橋梁及風(fēng)電基礎(chǔ)的承載力產(chǎn)生影響，并產(chǎn)生累積沉降變形，從而 嚴(yán)重了這些工程的安全運(yùn)行。找到合理的方法預(yù)測(cè)和控制堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載作用下橋 梁及風(fēng)電基礎(chǔ)的承載力和累積變形，對(duì)保證這些工程的正常運(yùn)作和安全具有重大意義。
[0004] 針對(duì)堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載作用下的基礎(chǔ)，橋梁及風(fēng)電基礎(chǔ)的建設(shè)面臨兩個(gè)問 題：（1)循環(huán)荷載作用下橋梁及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的累積變形預(yù)測(cè)；（2)循環(huán)荷載作用下橋梁及風(fēng)機(jī) 基礎(chǔ)的承載力的確定。顯然以上兩方面至今還缺乏較為可靠的分析方法。為彌補(bǔ)理論分析 的局限性，對(duì)于重要工程，需要結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行分析，其中的關(guān)鍵技術(shù)是如何模擬基 礎(chǔ)長期承受堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載的作用，而目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)該問題的報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用范圍廣、模 擬精度高的模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括長期循環(huán)荷載加載裝置、模型箱、堅(jiān) 向循環(huán)加載配套裝置及水平循環(huán)加載配套裝置；
[0008] 所述的長期循環(huán)荷載加載裝置包括底座、固定支架、轉(zhuǎn)軸、堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪 支架、雙梁平衡軸、電機(jī)、平衡錘、刀口轉(zhuǎn)臂、第一砝碼加載桿及滑輪，所述的固定支架固定 在底座上，所述的轉(zhuǎn)軸安裝在固定支架上，所述的雙梁平衡軸的中部與轉(zhuǎn)軸固定連接，所述 的電機(jī)設(shè)在雙梁平衡軸的一端，所述的刀口轉(zhuǎn)臂連接在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，所述的平衡錘連接 在雙梁平衡軸的另一端，所述的第一砝碼加載桿設(shè)在刀口轉(zhuǎn)臂上，同時(shí)還設(shè)在雙梁平衡軸 連接平衡錘的一端，所述的滑輪設(shè)在雙梁平衡軸上，所述的堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架與 滑輪設(shè)在同一堅(jiān)直面上；
[0009] 所述的模型箱用于裝填試驗(yàn)用土體，試驗(yàn)用土體中埋置模型基礎(chǔ)；
[0010] 所述的堅(jiān)向循環(huán)加載配套裝置包括雙梁加載架、活塞外筒、加載平臺(tái)及內(nèi)柱，進(jìn)行 堅(jiān)向循環(huán)加載模擬試驗(yàn)時(shí)，所述的雙梁加載架安裝在模型箱上，所述的活塞外筒安裝在雙 梁加載架上，所述的內(nèi)柱插接在活塞外筒中，且上下兩端分別與加載平臺(tái)及模型基礎(chǔ)連接， 加載平臺(tái)通過鋼絲繩繞過堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架后，與滑輪連接；
[0011] 所述的水平循環(huán)加載配套裝置包括水平向循環(huán)加載用定滑輪支架，進(jìn)行水平向循 環(huán)加載模擬試驗(yàn)時(shí)，模型基礎(chǔ)的頂端的一側(cè)通過鋼絲繩與滑輪水平連接，另一側(cè)通過鋼絲 繩繞過水平向循環(huán)加載用定滑輪支架上的定滑輪后連接第二砝碼加載桿。
[0012] 所述的底座包括固定底座于地面的定位螺孔、固定支架的定位螺孔，所述的底座 及定位螺孔采用鋼結(jié)構(gòu)制作。
[0013] 所述的固定支架包括兩根固定于底座上的方鋼管，所述的方鋼管上預(yù)留固定轉(zhuǎn)軸 的螺孔。
[0014] 所述的堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架包括固定于底座上的四根支腿及固定于四根 支腿上的兩根橫桿，兩根橫桿上分別設(shè)有兩根堅(jiān)桿，兩根堅(jiān)桿之間設(shè)有固定定滑輪的中間 轉(zhuǎn)桿，所述的橫桿與堅(jiān)桿之間設(shè)有斜撐。
[0015] 所述的雙梁平衡軸上設(shè)有多個(gè)定位螺孔，所述的轉(zhuǎn)軸通過兩個(gè)定位螺孔與雙梁平 衡軸連接，所述的電機(jī)通過上下對(duì)穿螺孔與雙梁平衡軸的一端連接，所述的平衡錘由兩根 螺桿和定位螺孔安裝于雙梁平衡軸另一端上，所述的刀口轉(zhuǎn)臂由定位螺絲安裝于電機(jī)的轉(zhuǎn) 軸上，所述的第一砝碼加載桿通過定位螺孔安裝于雙梁平衡軸連接平衡錘的一端及刀口轉(zhuǎn) 臂上，所述的滑輪設(shè)在雙梁平衡軸上。
[0016] 所述的雙梁加載架包括兩根平行的鋼管及連接在兩根鋼管之間的鋼板，所述的鋼 板中間開孔，用于固定活塞外筒，鋼板上預(yù)留位移傳感器定位孔。
[0017] 所述的第一砝碼加載桿與第二砝碼加載桿結(jié)構(gòu)相同，均包括一根帶螺孔的螺桿及 與螺桿相連的托盤。
[0018] 所述的模型箱包括角鋼骨架、有機(jī)玻璃和加固角鋼，所述的角鋼骨架的左右兩面 通過有機(jī)玻璃密封成型，所述的加固角鋼設(shè)置在角鋼骨架的中間部位。
[0019] 還包括位移傳感器，所述的位移傳感器上端掛在加載平臺(tái)上，中部穿過雙梁加載 架，下端伸入到模型箱中。
[0020] 本試驗(yàn)系統(tǒng)的工作過程：在模型箱中裝填試驗(yàn)用土體，土體中埋置試驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)， 可以進(jìn)行單樁、群樁、沉井基礎(chǔ)和沉井加樁復(fù)合基礎(chǔ)的模型試驗(yàn)，試驗(yàn)開始時(shí)刀口轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)到 與雙軸平衡梁垂直的位置，堅(jiān)向循環(huán)加載模型試驗(yàn)時(shí)，鋼絲繩一端連接雙軸平衡梁上的定 滑輪，另一端通過堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架后，連接加載平臺(tái)上的鋼環(huán)，按照設(shè)計(jì)循環(huán)幅 值在刀口轉(zhuǎn)臂、雙軸平橫梁、加載平臺(tái)上配重一定大小的砝碼，然后調(diào)節(jié)平衡錘，使得雙軸 平衡梁水平，這時(shí)模型基礎(chǔ)頂荷載為零，然后設(shè)置加載頻率，開動(dòng)電機(jī)，刀口轉(zhuǎn)臂在轉(zhuǎn)動(dòng)的 過程中雙軸平衡梁為保持平衡，在鋼絲繩上會(huì)產(chǎn)生附加力，附加力與加載平臺(tái)上配重砝碼 的差值即為模型基礎(chǔ)頂?shù)难h(huán)荷載幅值，試驗(yàn)時(shí)，通過采集器與模型基礎(chǔ)的傳感器連接，并 與計(jì)算機(jī)連接，即可即時(shí)記錄堅(jiān)向循環(huán)加載期間模型基礎(chǔ)承載變形數(shù)據(jù)。水平向循環(huán)加載 試驗(yàn)時(shí)，領(lǐng)取鋼絲繩一端連接雙軸平衡梁上的定滑輪，另一端直接連接模型基礎(chǔ)頂端上的 鋼環(huán)，模型基礎(chǔ)的頂端的另一側(cè)通過鋼絲繩繞過水平向循環(huán)加載用定滑輪支架上的定滑輪 后連接第二砝碼加載桿，其雙軸平衡梁調(diào)平，循環(huán)加載幅值設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集原理與堅(jiān)向循環(huán) 加載試驗(yàn)相同。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0022] 適用范圍廣、模擬精度高，突破了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置只能進(jìn)行堅(jiān)向和水平向單向加載 的限制，能夠模擬堅(jiān)向及水平向循環(huán)荷載加載工況，且能進(jìn)行精確自平衡，能進(jìn)行長期循環(huán) 加載。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為長期循環(huán)荷載加載裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為長期循環(huán)荷載加載裝置水平結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3為模型箱與堅(jiān)向循環(huán)加載配套裝置配合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4為堅(jiān)向循環(huán)加載配套裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖5為模型箱與水平循環(huán)加載配套裝置配合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖6為水平循環(huán)加載配套裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖7為堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖8為雙梁加載架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖9為模型箱的平面結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖10為模型箱的立面結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖中：1、底座；2、固定支架；3、轉(zhuǎn)軸；4、堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架；5、雙梁平衡 軸；6、電機(jī)；7、平衡錘；8、刀口轉(zhuǎn)臂；9、第一砝碼加載桿；10、滑輪；11、角鋼骨架；12、有機(jī) 玻璃；13、雙梁加載架；14、加載平臺(tái)；15、水平向循環(huán)加載用定滑輪支架；16、模型基礎(chǔ)；17、 活塞外筒；18、內(nèi)柱；19、第二砝碼加載桿；20、位移傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035] 實(shí)施例
[0036] -種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括長期循環(huán)荷載加載裝置、模型箱、堅(jiān) 向循環(huán)加載配套裝置及水平循環(huán)加載配套裝置；
[0037] 如圖1、圖2所示，長期循環(huán)荷載加載裝置包括底座1、固定支架2、轉(zhuǎn)軸3、堅(jiān)向循 環(huán)加載用定滑輪支架4、雙梁平衡軸5、電機(jī)6、平衡錘7、刀口轉(zhuǎn)臂8、第一砝碼加載桿9及滑 輪10,固定支架2固定在底座1上，轉(zhuǎn)軸3安裝在固定支架2上，雙梁平衡軸5的中部與轉(zhuǎn) 軸3固定連接，電機(jī)6設(shè)在雙梁平衡軸5的一端，刀口轉(zhuǎn)臂8連接在電機(jī)6的轉(zhuǎn)軸上，平衡 錘7連接在雙梁平衡軸5的另一端，第一砝碼加載桿9設(shè)在刀口轉(zhuǎn)臂8上，同時(shí)還設(shè)在雙梁 平衡軸5連接平衡錘7的一端，滑輪10設(shè)在雙梁平衡軸5上，堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架 4與滑輪10設(shè)在同一堅(jiān)直面上；
[0038] 模型箱用于裝填試驗(yàn)用土體，試驗(yàn)用土體中埋置模型基礎(chǔ)16 ;
[0039] 如圖3、圖4所示，堅(jiān)向循環(huán)加載配套裝置包括雙梁加載架13、活塞外筒17、加載平 臺(tái)14及內(nèi)柱18,進(jìn)行堅(jiān)向循環(huán)加載模擬試驗(yàn)時(shí)，雙梁加載架13安裝在模型箱上，活塞外筒 17安裝在雙梁加載架13上，內(nèi)柱18插接在活塞外筒17中，且上下兩端分別與加載平臺(tái)14 及模型基礎(chǔ)16連接，加載平臺(tái)14通過鋼絲繩繞過堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架4后，與滑輪 10連接；
[0040] 如圖5、圖6所示，水平循環(huán)加載配套裝置包括水平向循環(huán)加載用定滑輪支架15， 進(jìn)行水平向循環(huán)加載模擬試驗(yàn)時(shí)，模型基礎(chǔ)16的頂端的一側(cè)通過鋼絲繩與滑輪10水平連 接，另一側(cè)通過鋼絲繩繞過水平向循環(huán)加載用定滑輪支架15上的定滑輪后連接第二砝碼 加載桿19 ;
[0041] 參考圖3,本系統(tǒng)還包括位移傳感器20,位移傳感器上端掛在加載平臺(tái)14上，中部 穿過雙梁加載架13,下端伸入到模型箱中。
[0042] 底座1包括固定底座1于地面的定位螺孔、固定支架2的定位螺孔，底座1及定位 螺孔采用鋼結(jié)構(gòu)制作。底座1為長1500mm，寬900mm，厚12mm的鋼板。
[0043] 固定支架2采用兩根高500mm的邊長為60mm方鋼管制作，鋼管底部采用6mm螺栓 與底座固定。
[0044] 如圖7所示，堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架4包括固定于底座1上的四根支腿及固 定于四根支腿上的兩根橫桿，兩根橫桿上分別設(shè)有兩根堅(jiān)桿，兩根堅(jiān)桿之間設(shè)有固定定滑 輪的中間轉(zhuǎn)桿，橫桿與堅(jiān)桿之間設(shè)有斜撐。堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架4的四根支腿為左 右對(duì)稱布置的高500mm的40mm方鋼管，方鋼管間距200mm，采用6mm螺栓固定在底座上，兩 根橫桿采用長300mm的40mm方鋼管，堅(jiān)桿采用長400mm的40mm方鋼管，斜撐采用長150mm 的40mm方鋼管，中間轉(zhuǎn)桿為長450mm的直徑20mm的螺桿。
[0045] 雙梁平衡軸5上設(shè)有多個(gè)定位螺孔，轉(zhuǎn)軸3通過兩個(gè)定位螺孔與雙梁平衡軸5連 接，電機(jī)6通過上下對(duì)穿螺孔與雙梁平衡軸5的一端連接，平衡錘7由兩根螺桿和定位螺孔 安裝于雙梁平衡軸5另一端上，刀口轉(zhuǎn)臂8由定位螺絲安裝于電機(jī)6的轉(zhuǎn)軸上，第一砝碼加 載桿9通過定位螺孔安裝于雙梁平衡軸連接平衡錘7的一端及刀口轉(zhuǎn)臂8上，滑輪10設(shè)在 雙梁平衡軸5上，滑輪10與左右兩根長80mm、直徑6mm螺桿焊接后安裝到長300mm、寬40mm、 厚8mm的鋼板上，鋼板用鑄鐵卡扣固定在雙梁平衡軸5上。雙梁平衡軸5由兩根長2000mm、 邊長80mm的方管制作，前端上下焊接長360mm，寬100mm，厚8mm鋼板，并預(yù)留25mm螺孔，安 裝功率100W、頻率50Hz的電機(jī)6,后端焊接長500mm并左右?guī)С?0度且長200mm的80mm 方鋼管，方鋼管端部預(yù)留12mm螺孔；平衡錘7重5kg，直徑10mm，長15mm，中心預(yù)留12mm螺 孔，左右各一個(gè)，采用長200mm，直徑12mm的螺桿，安裝在雙梁平衡軸5端部的螺孔上。刀口 轉(zhuǎn)臂8采用長500mm的40mm方鋼管制作，一端預(yù)留有25mm與電機(jī)6轉(zhuǎn)軸相連的對(duì)穿螺孔， 一端預(yù)留6mm與第一砝碼加載桿9相連的對(duì)穿螺孔；
[0046] 如圖8所示，雙梁加載架13由兩根平行的長800mm的60mm方鋼管及連接在兩根 鋼管之間邊長280mm的方鋼板組成，雙梁中心間距250mm，方鋼板居雙梁中心布置，采用6mm 螺栓固定，方鋼板上對(duì)稱預(yù)留四個(gè)直徑20mm圓孔，用于安裝位移傳感器，鋼板中心開直徑 38mm圓孔，用于固定活塞外筒17,將高70mm、壁厚3mm、內(nèi)徑32mm的活塞外筒17居中焊接 在鋼板上；加載平臺(tái)14采用方鋼板形成，方鋼板邊長250mm、厚4mm，內(nèi)柱18為直徑30mm、 長150mm的鋼柱。
[0047] 參考圖6,水平循環(huán)加載用定滑輪支架15由角鋼支架、螺桿組成，角鋼采用三根 分別長600mm、300mm、200mm的4mm后角鋼焊接而成，角鋼頂部預(yù)留20mm螺孔，螺桿采用長 800mm、直徑20mm帶定滑輪螺桿，安裝到角鋼上的螺孔內(nèi)；模型基礎(chǔ)16頂部預(yù)留12mm螺孔 或者焊接直徑20mm鋼環(huán)，與其他構(gòu)件拼裝。
[0048] 第一破碼加載桿9與第二破碼加載桿19結(jié)構(gòu)相同，均由一根長200mm、直徑6mm帶 螺孔的螺桿及與螺桿相連的直徑80mm且中心預(yù)留6mm螺孔的托盤拼裝而成。
[0049] 如圖9、圖10所示，模型箱包括角鋼骨架11、有機(jī)玻璃12和加固角鋼，角鋼骨架11 的左右兩面通過有機(jī)玻璃12密封成型，加固角鋼設(shè)置在角鋼骨架11的中間部位。模型箱 長900mm、寬700mm、高700mm。角鋼骨架11由8mm厚角鋼焊接而成，8mm厚鋼板與角鋼骨架 焊接，有機(jī)玻璃12厚度為10mm，與角鋼骨架采用A級(jí)膠密封粘貼。
[0050] 參考圖1、圖3、圖5,本試驗(yàn)系統(tǒng)的工作過程：在模型箱中裝填試驗(yàn)用土體，土體中 埋置試驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)，可以進(jìn)行單樁、群樁、沉井基礎(chǔ)和沉井加樁復(fù)合基礎(chǔ)的模型試驗(yàn)，試驗(yàn) 開始時(shí)刀口轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)到與雙軸平衡梁垂直的位置，堅(jiān)向循環(huán)加載模型試驗(yàn)時(shí)，鋼絲繩一端連 接雙軸平衡梁上的定滑輪，另一端通過堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架后，連接加載平臺(tái)上的 鋼環(huán)，按照設(shè)計(jì)循環(huán)幅值在刀口轉(zhuǎn)臂、雙軸平橫梁、加載平臺(tái)上配重一定大小的砝碼，然后 調(diào)節(jié)平衡錘，使得雙軸平衡梁水平，這時(shí)模型基礎(chǔ)頂荷載為零，然后設(shè)置加載頻率，開動(dòng)電 機(jī)，刀口轉(zhuǎn)臂在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中雙軸平衡梁為保持平衡，在鋼絲繩上會(huì)產(chǎn)生附加力，附加力與 加載平臺(tái)上配重砝碼的差值即為模型基礎(chǔ)頂?shù)难h(huán)荷載幅值，試驗(yàn)時(shí)，通過采集器與模型 基礎(chǔ)的傳感器連接，并與計(jì)算機(jī)連接，即可即時(shí)記錄堅(jiān)向循環(huán)加載期間模型基礎(chǔ)承載變形 數(shù)據(jù)。水平向循環(huán)加載試驗(yàn)時(shí)，領(lǐng)取鋼絲繩一端連接雙軸平衡梁上的定滑輪，另一端直接連 接模型基礎(chǔ)頂端上的鋼環(huán)，模型基礎(chǔ)的頂端的另一側(cè)通過鋼絲繩繞過水平向循環(huán)加載用定 滑輪支架上的定滑輪后連接第二砝碼加載桿，其雙軸平衡梁調(diào)平，循環(huán)加載幅值設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù) 采集原理與堅(jiān)向循環(huán)加載試驗(yàn)相同。
[0051] 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般 原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括長期循環(huán)荷載加載裝置、 模型箱、堅(jiān)向循環(huán)加載配套裝置及水平循環(huán)加載配套裝置； 所述的長期循環(huán)荷載加載裝置包括底座（1)、固定支架（2)、轉(zhuǎn)軸（3)、堅(jiān)向循環(huán)加載用 定滑輪支架（4)、雙梁平衡軸（5)、電機(jī)￠)、平衡錘（7)、刀口轉(zhuǎn)臂（8)、第一砝碼加載桿（9) 及滑輪（10)，所述的固定支架（2)固定在底座（1)上，所述的轉(zhuǎn)軸（3)安裝在固定支架（2) 上，所述的雙梁平衡軸（5)的中部與轉(zhuǎn)軸（3)固定連接，所述的電機(jī)（6)設(shè)在雙梁平衡軸 (5)的一端，所述的刀口轉(zhuǎn)臂（8)連接在電機(jī)（6)的轉(zhuǎn)軸上，所述的平衡錘（7)連接在雙梁 平衡軸（5)的另一端，所述的第一砝碼加載桿（9)設(shè)在刀口轉(zhuǎn)臂（8)上，同時(shí)還設(shè)在雙梁平 衡軸（5)連接平衡錘（7)的一端，所述的滑輪（10)設(shè)在雙梁平衡軸（5)上，所述的堅(jiān)向循 環(huán)加載用定滑輪支架（4)與滑輪（10)設(shè)在同一堅(jiān)直面上； 所述的模型箱用于裝填試驗(yàn)用土體，試驗(yàn)用土體中埋置模型基礎(chǔ)（16); 所述的堅(jiān)向循環(huán)加載配套裝置包括雙梁加載架（13)、活塞外筒（17)、加載平臺(tái)（14)及 內(nèi)柱（18)，進(jìn)行堅(jiān)向循環(huán)加載模擬試驗(yàn)時(shí)，所述的雙梁加載架（13)安裝在模型箱上，所述 的活塞外筒（17)安裝在雙梁加載架（13)上，所述的內(nèi)柱（18)插接在活塞外筒（17)中，且 上下兩端分別與加載平臺(tái)（14)及模型基礎(chǔ)（16)連接，加載平臺(tái)（14)通過鋼絲繩繞過堅(jiān)向 循環(huán)加載用定滑輪支架（4)后，與滑輪（10)連接； 所述的水平循環(huán)加載配套裝置包括水平向循環(huán)加載用定滑輪支架（15)，進(jìn)行水平向循 環(huán)加載模擬試驗(yàn)時(shí)，模型基礎(chǔ)（16)的頂端的一側(cè)通過鋼絲繩與滑輪（10)水平連接，另一 側(cè)通過鋼絲繩繞過水平向循環(huán)加載用定滑輪支架（15)上的定滑輪后連接第二砝碼加載桿 (19)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的底座（1)包括固定底座（1)于地面的定位螺孔、固定支架（2)的定位螺孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的固定支架（2)包括兩根固定于底座上的方鋼管，所述的方鋼管上預(yù)留固定轉(zhuǎn)軸的螺孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的堅(jiān)向循環(huán)加載用定滑輪支架（4)包括固定于底座（1)上的四根支腿及固定于四根支腿上 的兩根橫桿，兩根橫桿上分別設(shè)有兩根堅(jiān)桿，兩根堅(jiān)桿之間設(shè)有固定定滑輪的中間轉(zhuǎn)桿，所 述的橫桿與堅(jiān)桿之間設(shè)有斜撐。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的雙梁平衡軸（5)上設(shè)有多個(gè)定位螺孔，所述的轉(zhuǎn)軸（3)通過兩個(gè)定位螺孔與雙梁平衡軸 (5)連接，所述的電機(jī)（6)通過上下對(duì)穿螺孔與雙梁平衡軸（5)的一端連接，所述的平衡錘 (7)由兩根螺桿和定位螺孔安裝于雙梁平衡軸（5)另一端上，所述的刀口轉(zhuǎn)臂（8)由定位螺 絲安裝于電機(jī)（6)的轉(zhuǎn)軸上，所述的第一砝碼加載桿（9)通過定位螺孔安裝于雙梁平衡軸 連接平衡錘（7)的一端及刀口轉(zhuǎn)臂（8)上，所述的滑輪（10)設(shè)在雙梁平衡軸（5)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的雙梁加載架（13)包括兩根平行的鋼管及連接在兩根鋼管之間的鋼板，所述的鋼板中間 開孔，用于固定活塞外筒（17)，鋼板上預(yù)留位移傳感器定位孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的第一砝碼加載桿（9)與第二砝碼加載桿（19)結(jié)構(gòu)相同，均包括一根帶螺孔的螺桿及與螺 桿相連的托盤。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 的模型箱包括角鋼骨架（11)、有機(jī)玻璃（12)和加固角鋼，所述的角鋼骨架（11)的左右兩面 通過有機(jī)玻璃（12)密封成型，所述的加固角鋼設(shè)置在角鋼骨架（11)的中間部位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬長期循環(huán)荷載作用的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包 括位移傳感器，所述的位移傳感器上端掛在加載平臺(tái)（14)上，中部穿過雙梁加載架（13)， 下端伸入到模型箱中。
【文檔編號(hào)】G01N3/14GK104155190SQ201410390397
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】黃茂松, 俞劍, 張勛, 張陳蓉 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)