CN109972670A - 用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置 - Google Patents

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涂文博
顾晓强
喻春华
冯青松
罗文俊
唐柏赞
曹宏兵
袁立巍
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Abstract

本发明公开了一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,包括模型箱、竖向加载装置、横向加载装置,模型箱内竖直地埋设在试验土体中,竖向加载装置中水平导向梁水平横向设置,竖向砝码吊接在横梁的底面上,支撑变位装置顶部抵在横梁的底面上,竖向砝码和支撑变位装置相对于试验单桩对称设置;横向加载装置包括两组位于试验单桩两侧的加载单元。本发明的优点是:结构简单,能够在保持竖向加压的同时进行水平力加载及弯矩加载试验,也可在保持水平力或弯矩加压的同时进行竖向荷载试验。

Description

用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置
技术领域
本发明属于桩基模型试验技术领域,具体涉及一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置。
背景技术
桩基是海上风机最主要的基础形式,桩基在海上风机的应用中需要同时承受上部结构传递的竖向荷载以及风、浪、流等水平及弯矩荷载。上述载荷会产生相互影响,但现有的施工设计中多考虑单一荷载作用下的基础承载特性,并未考虑竖向荷载的施加对水平荷载及弯矩承载力特性的影响或水平荷载的施加对竖向承载力特性的影响。国内外许多学者对水平、竖向和弯矩荷载组合情况下的单桩承载特性做了较多的研究工作,但尚未得出完全一致的结论,对两种及以上荷载综合作用情况下桩基承载特性的认识仍不够深入,结合室内模型试验进行分析是一种有效的途径。
现有的桩基模型试验方法存在以下不足:仅能提供单一方向加载,或水平或竖直方向,无法同时施加水平力、弯矩及竖向组合荷载等多种形式;水平方向施加荷载时,桩顶产生了水平位移,竖向荷载无法保证方向始终垂直向下。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处,提供一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,通过设置竖向加载装置和横向加载装置,结合支撑变位装置,使得设备能够在保持竖向加压的同时进行水平力加载及弯矩加载试验,也可在保持水平力或弯矩加压的同时进行竖向荷载试验。
本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,包括模型箱和竖向加载装置,所述模型箱内填充试验土体,试验单桩竖直地埋设在所述试验土体中,所述竖向加载装置包括横梁、水平导向梁、两组竖向砝码以及两组支撑变位装置,所述横梁设置在所述模型箱的上方,所述水平导向梁水平横向设置在所述横梁的底面上,所述竖向砝码吊接在所述横梁的底面上,所述支撑变位装置顶部抵在所述横梁的底面上,所述竖向砝码相对于所述试验单桩对称设置,所述支撑变位装置相对于所述试验单桩对称设置。
所述用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置还包括横向加载装置,所述横向加载装置包括两组位于所述试验单桩两侧的加载单元,每个所述加载单元包括滑轮和横向砝码,所述滑轮上绕有钢丝索,所述钢丝索的一端竖直连接所述横向砝码、另一端水平连接所述试验单桩,所述滑轮安装在所述支撑变位装置上。
两组所述加载单元的所述滑轮的安装高度不相同。
所述支撑变位装置包括弹簧变位器和立柱,所述弹簧变位器安装在所述立柱的顶部。
所述立柱包含顶柱和底柱,所述顶柱通过螺纹可上下移动地连接在所述底柱的上部。
所述弹簧变位器包括传力杆、压力传感器、弹簧、限位壳体、底座,所述压力传感器设置在所述传力杆的顶部,所述弹簧的顶部抵在所述传力杆的底部,所述限位壳体的上部围绕所述传力杆的外缘设置,所述限位壳体的下部将所述弹簧包裹在内,所述底座设置在所述限位壳体的底部,所述弹簧的底部抵在所述底座上。
所述底座可拆卸地连接所述限位壳体。
所述试验单桩的顶部设置有桩帽,所述桩帽的顶部 为半球形。
所述水平导向梁的底面设置有与所述桩帽适配的半圆柱状的导向槽,所述桩帽的顶部抵在所述导向槽内。
本发明的优点是:(1)使得设备能够在保持竖向加压的同时进行水平力加载及弯矩加载试验,也可在保持水平力或弯矩加压的同时进行竖向荷载试验;(2)能够在一套设备上分别或同时施加水平力、竖向力及弯矩等多种组合荷载形式,模拟桩基真实受力状态;(3)桩顶受水平向荷载后产生水平位移时,竖向荷载仍能有效保证方向始终一致。
附图说明
图1为本发明实施例中用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置的结构示意图;
图2为本发明实施例中水平导向梁的结构示意图;
图3为本发明实施例中立柱的结构示意图;
图4为本发明实施例中弹簧变位器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明,以便于同行业技术人员的理解:
如图1-4,图中各标记分别为:模型箱1、试验单桩2、横梁3、水平导向梁4、竖向砝码5、弹簧变位器6、滑轮7、横向砝码8、钢丝索9、顶柱10、底柱11、传力杆12、压力传感器13、弹簧14、限位壳体15、底座16、桩帽17、导向槽18。
实施例:如图1-4所示,本实施例具体涉及一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,通过设置竖向加载装置和横向加载装置,结合支撑变位装置,使得设备能够在保持竖向加压的同时进行水平力加载及弯矩加载试验,也可在保持水平力或弯矩加压的同时进行竖向荷载试验。
如图1所示,一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,包括模型箱1和竖向加载装置,模型箱1内填充试验土体,试验单桩2竖直地埋设在试验土体中,通过试验土体来模拟试验单桩2所需要被安装环境。竖向加载装置包括横梁3、水平导向梁4、两组竖向砝码5以及两组支撑变位装置,横梁3设置在模型箱1的上方,水平导向梁4水平横向设置在横梁3的底面上,竖向砝码5吊接在横梁3的底面上,支撑变位装置顶部抵在横梁3的底面上,竖向砝码5相对于试验单桩2对称设置,支撑变位装置相对于试验单桩2对称设置。横梁3和水平导向梁4用于对试验单桩2施压竖向的压力,两组竖向砝码5挂在横梁3两侧从而对试验单桩2施加重量可控的竖向载荷,支撑变位装置用于支撑横梁3并感应试验单桩2在组合荷载下的承载力。在试验单桩2的桩顶受水平向荷载后产生水平位移时,在水平导向梁4的作用下竖向的荷载仍能有效保证方向始终一致。
如图1所示,本实施例中用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置还包括横向加载装置,横向加载装置包括两组位于试验单桩2两侧的加载单元,每个加载单元包括滑轮7和横向砝码8,滑轮7上绕有钢丝索9,钢丝索9的一端竖直连接横向砝码8,另一端水平连接试验单桩2,滑轮7安装在支撑变位装置上。两组加载单元的滑轮7的安装高度不相同。上述的滑轮7和钢丝索9具备导向作用,通过改变滑轮7的高度,在钢丝索9的作用下,对试验单桩2不同水平高度位置施加横向载荷。加载单元分别从两个不同的方向对试验单桩2施加水平载荷,将两个水平载荷分置在不同的高度,能够模拟更为复杂的多元水平载荷,与实际的试验单桩2所处环境更为近似,能够获取更为精准的测试结果。控制砝码的重量以及滑轮7的高度,能够对试验单桩2施加水平及弯矩荷载。
如图3和图4所示,本实施例中,支撑变位装置包括弹簧变位器6和立柱,弹簧变位器6安装在立柱的顶部。立柱包含顶柱10和底柱11,顶柱10通过螺纹可上下移动地连接在底柱11在上部,顶柱10可通过螺纹自由移动,具备调节高度的能力,能够适应不同尺寸的试验单桩2进行试验。弹簧变位器6包括传力杆12、压力传感器13、弹簧14、限位壳体15、底座16,压力传感器13设置在传力杆12的顶部,弹簧14的顶部抵在传力杆12的底部,限位壳体15的上部围绕传力杆12的外缘设置,限位壳体15的上部保证传力杆12的移动方向始终垂直上下,限位壳体15的下部将弹簧14包裹在内,底座16设置在限位壳体15的底部,弹簧14的底部抵在底座16上。传力杆12顶部通过上表面贴置的压力传感器13顶在横梁3底面上,通过压力传感器13感应横梁3传递的荷载,在传力杆12传递的荷载作用下弹簧14能够产生压缩变形,保证了弹簧变位器6结构的稳定性。底座16可拆卸地连接限位壳体15,可通过螺丝、卡槽的结构进行固定,拆除底座16后能够更换弹簧变位器6内的弹簧14,通过替换不同型号的弹簧14适应不同竖向力需求的桩基模型试验。基于上述竖向加载装置和横向加载装置对称设置的结构,通过计算得出桩顶竖向受力为总竖向加载的三分之一,也可通过上述压力传感器13获取的数据精确计算试验单桩2的桩顶所受竖向力的真实值。
如图1和图2所示,本实施例中,试验单桩2的顶部设置有桩帽17,桩帽17的顶部为半球形。水平导向梁4的底面设置有与桩帽17适配的半圆柱状的导向槽18,桩帽17的顶部抵在导向槽18内。当试验单桩2产生水平位移时,桩帽17随着水平导向梁4延伸方向移动,进而使得竖向荷载仍能有效保证方向始终一致。
本实施例具有如下优点:使得设备能够在保持竖向加压的同时进行水平力加载及弯矩加载试验,也可在保持水平力或弯矩加压的同时进行竖向荷载试验;能够在一套设备上分别或同时施加水平力、竖向力及弯矩等多种组合荷载形式,模拟桩基真实受力状态;桩顶受水平向荷载后产生水平位移时,竖向荷载仍能有效保证方向始终一致。

Claims (9)

1.一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,包括模型箱和竖向加载装置,所述模型箱内填充试验土体,试验单桩竖直地埋设在所述试验土体中,所述竖向加载装置包括横梁、水平导向梁、两组竖向砝码以及两组支撑变位装置,所述横梁设置在所述模型箱的上方,所述水平导向梁水平横向设置在所述横梁的底面上,所述竖向砝码吊接在所述横梁的底面上,所述支撑变位装置顶部抵在所述横梁的底面上,所述竖向砝码相对于所述试验单桩对称设置,所述支撑变位装置相对于所述试验单桩对称设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,还包括横向加载装置,所述横向加载装置包括两组位于所述试验单桩两侧的加载单元,每个所述加载单元包括滑轮和横向砝码,所述滑轮上绕有钢丝索,所述钢丝索的一端竖直连接所述横向砝码、另一端水平连接所述试验单桩,所述滑轮安装在所述支撑变位装置上。
3.根据权利要求2所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,两组所述加载单元的所述滑轮的安装高度不相同。
4.根据权利要求1所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,所述支撑变位装置包括弹簧变位器和立柱,所述弹簧变位器安装在所述立柱的顶部。
5.根据权利要求4所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,所述立柱包含顶柱和底柱,所述顶柱通过螺纹可上下移动地连接在所述底柱的上部。
6.根据权利要求4所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,所述弹簧变位器包括传力杆、压力传感器、弹簧、限位壳体、底座,所述压力传感器设置在所述传力杆的顶部,所述弹簧的顶部抵在所述传力杆的底部,所述限位壳体的上部围绕所述传力杆的外缘设置,所述限位壳体的下部将所述弹簧包裹在内,所述底座设置在所述限位壳体的底部,所述弹簧的底部抵在所述底座上。
7.根据权利要求1所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,所述底座可拆卸地连接所述限位壳体。
8. 根据权利要求1所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,所述试验单桩的顶部设置有桩帽,所述桩帽的顶部 为半球形。
9.根据权利要求8所述的一种用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置,其特征在于,所述水平导向梁的底面设置有与所述桩帽适配的半圆柱状的导向槽,所述桩帽的顶部抵在所述导向槽内。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110552380A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 中国石油大学(华东) 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置
CN110552381A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 中国石油大学(华东) 一种机械传动控制的变频循环荷载加载试验装置
CN110954417A (zh) * 2019-11-18 2020-04-03 同济大学 一种模拟锚桩系统多向耦合循环加载的试验装置
CN112095680A (zh) * 2020-08-03 2020-12-18 中南大学 一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置
CN112681402A (zh) * 2020-12-02 2021-04-20 孙奉生 一种振冲碎石桩复合地基检测装置
CN114088529A (zh) * 2021-11-25 2022-02-25 中国兵器工业第五九研究所 一种纵向弯曲载荷与横向拉/压载荷耦合加载方法
CN114922235A (zh) * 2022-05-19 2022-08-19 安徽理工大学 一种桩基模型试验用水平与竖向组合加载装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101383234B1 (ko) * 2012-11-19 2014-04-10 한국건설기술연구원 파일의 수평 하중 반복재하 장치 및 이를 이용한 파일의 수평 하중 지지력 시험방법
CN103821186A (zh) * 2014-02-11 2014-05-28 河南科技大学 冻土环境中桩基模型试验装置
CN105887946A (zh) * 2016-06-17 2016-08-24 同济大学 一种模型桩组合式荷载的室内试验装置
CN205975713U (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 山东省建筑科学研究院 适用于室内桩基模型试验的竖向加载装置
CN108593057A (zh) * 2018-05-30 2018-09-28 吴江市天富金属制品有限公司 一种健身器材零件用台式压力计
CN209941757U (zh) * 2019-02-03 2020-01-14 华东交通大学 用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101383234B1 (ko) * 2012-11-19 2014-04-10 한국건설기술연구원 파일의 수평 하중 반복재하 장치 및 이를 이용한 파일의 수평 하중 지지력 시험방법
CN103821186A (zh) * 2014-02-11 2014-05-28 河南科技大学 冻土环境中桩基模型试验装置
CN105887946A (zh) * 2016-06-17 2016-08-24 同济大学 一种模型桩组合式荷载的室内试验装置
CN205975713U (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 山东省建筑科学研究院 适用于室内桩基模型试验的竖向加载装置
CN108593057A (zh) * 2018-05-30 2018-09-28 吴江市天富金属制品有限公司 一种健身器材零件用台式压力计
CN209941757U (zh) * 2019-02-03 2020-01-14 华东交通大学 用于室内组合荷载作用下桩基承载力特性试验的加载装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110552380A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 中国石油大学(华东) 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置
CN110552381A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 中国石油大学(华东) 一种机械传动控制的变频循环荷载加载试验装置
CN110552381B (zh) * 2019-09-12 2020-12-25 中国石油大学(华东) 一种机械传动控制的变频循环荷载加载试验装置
CN110954417A (zh) * 2019-11-18 2020-04-03 同济大学 一种模拟锚桩系统多向耦合循环加载的试验装置
CN110954417B (zh) * 2019-11-18 2021-10-08 同济大学 一种模拟锚桩系统多向耦合循环加载的试验装置
CN112095680A (zh) * 2020-08-03 2020-12-18 中南大学 一种竖向与水平组合荷载作用下斜坡桩模型试验装置
CN112681402A (zh) * 2020-12-02 2021-04-20 孙奉生 一种振冲碎石桩复合地基检测装置
CN114088529A (zh) * 2021-11-25 2022-02-25 中国兵器工业第五九研究所 一种纵向弯曲载荷与横向拉/压载荷耦合加载方法
CN114088529B (zh) * 2021-11-25 2023-10-13 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 一种纵向弯曲载荷与横向拉/压载荷耦合加载方法
CN114922235A (zh) * 2022-05-19 2022-08-19 安徽理工大学 一种桩基模型试验用水平与竖向组合加载装置及方法

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