。斜坡底座5與水槽凹槽4圍成的區(qū)域內(nèi)填埋模型土 6，模型土 6的表面與斜坡底座5的頂高平齊。
[0026]模型粧7為等截面空心桿，下部埋設(shè)于模型土 6中，模型粧7下端與水槽凹槽4的底部保持一定距離以避免邊界效應(yīng)影響，模型粧7上部穿過(guò)水體且頂部高出波浪作用面，模型粧7的內(nèi)壁貼有應(yīng)變片20且沿粧身圓周截面對(duì)稱布置，應(yīng)變片20表面采用硅膠進(jìn)行防水處理。模型粧7的底部設(shè)置封底圓片，封底圓片外徑等于模型粧7的外徑，模型粧7的粧頂處設(shè)置套筒8，套筒8的內(nèi)徑略大于模型粧7的外徑，套筒8 一側(cè)設(shè)置用于安裝加速度傳感器21的開(kāi)孔并且設(shè)置有連接鋼絲繩15的拉環(huán)9。模型土 6內(nèi)且在模型粧7前后布置孔壓計(jì)22，孔壓計(jì)22通過(guò)固定在下支架11上以達(dá)到布置在不同土深處的目的。下支架11由底座與直桿組成，下支架11的底座放置在水槽凹槽4底部。應(yīng)變片20、加速度傳感器21、孔壓計(jì)22通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集裝置23相連。
[0027]前支架10設(shè)置于模型粧7前部且由方形頂板、前豎桿和后豎桿組成，通過(guò)大于水槽寬度的方形頂板固定于水槽頂壁。波高儀17豎直安裝在前支架10的前豎桿上，在模型粧7與造波板2之間，位于在水槽凹槽4的上方。前支架10的后豎桿上水平固定位移傳感器18，位移傳感器18探針頂于粧帽8前端。位移傳感器18通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集裝置23連接。
[0028]后支架12位于模型粧7的后方且由方形頂板、前豎桿組成，通過(guò)大于水槽寬度的方形頂板固定在水槽兩壁上端。后支架12的前豎桿下方固定下滑輪13，后支架12的頂板后部中間開(kāi)槽并固定上滑輪14，下滑輪13與下滑輪14均為定滑輪。加載板16與拉環(huán)9之間采用鋼絲繩15連接，鋼絲繩15穿過(guò)下滑輪13和上滑輪14。加載板16為方形板四角分別與鋼絲繩15相連。在拉環(huán)9與下滑輪13之間的設(shè)置測(cè)力計(jì)19。
[0029]如圖2所示，所示水槽1為矩形水槽，長(zhǎng)度方向的尺寸遠(yuǎn)大于寬度方向尺寸，水槽1的一端設(shè)置造波板2，水槽1的另一端設(shè)置消波裝置3，分別用于制造波浪與消除波浪反射。水槽凹槽4設(shè)置于水槽1的中段區(qū)域，模型粧7位于水槽凹槽6中心位置。
[0030]本裝置的安裝過(guò)程是:
在水槽1中段部位設(shè)置水槽凹槽4，在水槽凹槽4前后的水槽底部放置兩個(gè)斜坡底座5ο水槽凹槽4開(kāi)槽深度與斜坡底座5高度根據(jù)所需模擬的模型粧的實(shí)際入土深度決定。在模型粧7內(nèi)壁粘貼應(yīng)變片20并且涂抹硅膠做防水處理，模型粧7的底部設(shè)置封底圓片并在粧頂安裝套筒8。在下支架11的預(yù)定位置上安裝孔壓計(jì)22。在水槽凹槽4與斜坡底座5所構(gòu)成的空間中分層填入模型土 6，并在預(yù)定位置處放入模型粧7。填土完畢后，在水槽1中蓄水至預(yù)定靜水面。
[0031]將波高儀17以及位移傳感器18安裝至前支架10，把前支架10固定于模型粧7前的水槽1頂壁上，使得波高儀17位于模型粧7與造波板2之間并且位移傳感器18探針頂于粧帽8前端。
[0032]將下滑輪13安裝至后支架12的前豎桿下方并在后支架12的頂板后部中間開(kāi)槽并固定上滑輪14。鋼絲繩15連接一端連接拉環(huán)9并連接測(cè)力計(jì)19，再穿過(guò)下滑輪13和上滑輪14，另一端連接加載板16。把后支架12固定于模型粧7后的水槽1的頂壁上，并且保持對(duì)模型粧7水平加載時(shí)加載板16位于水面以上。
[0033]將加速度傳感器21安裝至套筒8開(kāi)孔處。通過(guò)導(dǎo)線，將位移傳感器18、加速度傳感器21、孔壓計(jì)22和應(yīng)變片20連接至數(shù)據(jù)采集裝置23。
[0034]本裝置測(cè)量過(guò)程是:
待所有安裝工作完成后將本裝置靜止24小時(shí)，隨后調(diào)試數(shù)據(jù)采集裝置23，確認(rèn)所有測(cè)試原件工作正常后，在加載板16上進(jìn)行堆載，同時(shí)根據(jù)測(cè)力計(jì)19的讀數(shù)控制堆載值。通過(guò)分級(jí)施加水平靜荷載以及從位移傳感器18獲得的數(shù)值，獲得波浪作用前的粧基水平承載特性。
[0035]拆除本裝置，重新開(kāi)展填土和相關(guān)模型、儀器的安裝工作，鋼絲繩15的前端暫時(shí)不連接拉環(huán)9。靜止24小時(shí)后，使用造波板2生成指定波浪，對(duì)模型粧7實(shí)行一定次數(shù)的波浪作用，并且通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀23記錄位移傳感器18、孔壓計(jì)22和應(yīng)變片20的過(guò)程數(shù)據(jù)，獲得波浪作用下的粧基內(nèi)力、土體響應(yīng)特性。
[0036]停止波浪作用，鋼絲繩15連接拉環(huán)9，施加與未作用波浪前同等條件的水平靜荷載作用，獲得波浪作用之后的粧基水平承載特性。對(duì)比前后兩次粧基水平靜載試驗(yàn)即可明確波浪對(duì)粧基水平承載性能的影響，同時(shí)本發(fā)明也可準(zhǔn)確獲得不同試驗(yàn)階段粧身內(nèi)力與變形以及波浪作用期間的土體響應(yīng)。
[0037]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做出詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:包括設(shè)置于水槽內(nèi)的造波板、斜坡底座、水槽凹槽和消波裝置，所述造波板設(shè)于水槽的一端，用于模擬波浪環(huán)境；所述消波裝置設(shè)于水槽的另一端，用于消除波浪反射；斜坡底座與水槽凹槽所形成的區(qū)域中放置模型粧并填充有模型土，所述模型粧上部穿過(guò)水體且頂部高出波浪作用面，所述模型粧上部安裝有加載裝置，所述加載裝置及模型粧周圍安裝有傳感器，所述傳感器與數(shù)據(jù)采集裝置相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:所述傳感器包括浪高儀、位移傳感器、測(cè)力計(jì)、應(yīng)變片、加速度傳感器及孔壓計(jì)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:所述浪高儀用于波浪率定，豎直固定于前支架上，且位于模型粧與造波板之間的水槽凹槽上方。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:所述位移傳感器用于測(cè)量水平荷載作用下的粧頂位移，固定于前支架的后豎桿底部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:所述型粧頂部設(shè)置有套筒，所述套筒上設(shè)置拉環(huán)，所述位移傳感器的探針前端接觸于模型粧的套筒前端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:模型粧與消波裝置之間的水槽上方固定有后支架，后支架前豎桿下方固定下滑輪，后支架頂板后部中間開(kāi)槽并固定上滑輪，加載板與拉環(huán)之間采用鋼絲繩連接，鋼絲繩穿過(guò)下滑輪和上滑輪且在拉環(huán)與下滑輪之間的設(shè)置測(cè)力計(jì)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:所述應(yīng)變片用于測(cè)量波浪作用時(shí)粧身應(yīng)變，粧長(zhǎng)均勻設(shè)置在模型粧上，且沿粧身圓周截面對(duì)稱布置；所述速度傳感器用于測(cè)量粧頂位移變化，設(shè)置于粧頂套筒上的開(kāi)孔處。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的裝置，其特征在于:所述孔壓計(jì)用于測(cè)量波浪作用下土體孔隙水壓力變化，設(shè)置在模型土內(nèi)部不同深度處。9.一種測(cè)量波浪對(duì)粧基水平承載性能影響的方法，其特征在于，包括裝置的安裝和測(cè)量，安裝步驟如下: .1、在水槽中段部位設(shè)置水槽凹槽，在水槽凹槽前后的水槽底部放置兩個(gè)斜坡底座； .2、在模型粧內(nèi)壁粘貼應(yīng)變片并且涂抹硅膠做防水處理，模型粧的底部設(shè)置封底圓片并在粧頂安裝套筒，在下支架的預(yù)定位置上安裝孔壓計(jì)，在水槽凹槽與斜坡底座所構(gòu)成的空間中分層填入模型土，并在預(yù)定位置處放入模型粧； .3、填土完畢后，在水槽中蓄水至預(yù)定靜水面；將波高儀以及位移傳感器安裝至前支架，把前支架固定于模型粧前的水槽頂壁上，使得波高儀位于模型粧與造波板之間并且位移傳感器探針頂于粧帽前端； .4、將下滑輪安裝至后支架的前豎桿下方，并在后支架的頂板后部中間開(kāi)槽并固定上滑輪；鋼絲繩連接一端連接拉環(huán)并連接測(cè)力計(jì)，再穿過(guò)下滑輪和上滑輪，另一端連接加載板；把后支架固定于模型粧后的水槽的頂壁上，并且保持對(duì)模型粧水平加載時(shí)加載板位于水面以上； .5、將加速度傳感器安裝至套筒開(kāi)孔處，通過(guò)導(dǎo)線將位移傳感器、加速度傳感器、孔壓計(jì)和應(yīng)變片連接至數(shù)據(jù)采集裝置； 測(cè)量步驟如下: .1、待所有安裝工作完成后，將本裝置靜止24小時(shí)，隨后調(diào)試數(shù)據(jù)采集裝置，確認(rèn)所有測(cè)試原件工作正常后，在加載板上進(jìn)行堆載，同時(shí)根據(jù)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)控制堆載值；通過(guò)分級(jí)施加水平靜荷載以及從位移傳感器獲得的數(shù)值，獲得波浪作用前的粧基水平承載特性； .2、拆除本裝置，重新開(kāi)展填土和相關(guān)模型、儀器的安裝工作，鋼絲繩的前端暫時(shí)不連接拉環(huán)；靜止24小時(shí)后，使用造波板生成指定波浪，對(duì)模型粧實(shí)行一定次數(shù)的波浪作用，并且通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀記錄位移傳感器、孔壓計(jì)和應(yīng)變片的過(guò)程數(shù)據(jù)，獲得波浪作用下的粧基內(nèi)力、土體響應(yīng)特性； .3、停止波浪作用，鋼絲繩連接拉環(huán)，施加與未作用波浪前同等條件的水平靜荷載作用，獲得波浪作用之后的粧基水平承載特性； .4、對(duì)比前后兩次粧基水平靜載試驗(yàn)，明確波浪對(duì)粧基水平承載性能的影響，獲得不同試驗(yàn)階段粧身內(nèi)力與變形以及波浪作用期間的土體響應(yīng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量波浪對(duì)樁基水平承載性能影響的裝置及方法，該裝置包括水槽、模型土、模型樁、后支架、加載板、位移傳感器、應(yīng)變片、加速度傳感器。在水槽內(nèi)設(shè)置有造波板、波高儀和消波裝置，其中段底部設(shè)置凹槽，凹槽兩邊設(shè)置斜坡底座，斜坡底座和凹槽所圍成的區(qū)域設(shè)置模型土，模型樁嵌固于模型土中。該方法是在由水槽造波板生成的波浪作用前后，通過(guò)后支架及加載板對(duì)模型樁施加水平荷載，基于前后兩次水平荷載位移曲線明確波浪作用對(duì)樁基水平承載性能的影響。本發(fā)明真實(shí)反映了海洋樁基所處工程環(huán)境，通過(guò)控制波浪要素和水平荷載，準(zhǔn)確施加外部荷載條件，并且通過(guò)采集應(yīng)變片、位移傳感器和加速度傳感器數(shù)值，準(zhǔn)確獲得樁身內(nèi)力與變形。
【IPC分類】G01M10/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105424315
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510747330
【發(fā)明人】黃挺, 賀瑞, 鄭金海, 袁宇, 林捷
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日