CN110552380B - 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置 - Google Patents
一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110552380B CN110552380B CN201910863254.9A CN201910863254A CN110552380B CN 110552380 B CN110552380 B CN 110552380B CN 201910863254 A CN201910863254 A CN 201910863254A CN 110552380 B CN110552380 B CN 110552380B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- electromagnet
- loading device
- vertical
- model pile
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及岩土工程领域,具体地,涉及一种电磁控制的变频循环荷载加载装置,包括模型箱、模型桩、竖向加载装置、水平向加载装置、监测系统。其特征在于:所述的竖向加载装置中,连接件上可放置配重块,通过改变配重质量大小与电磁铁的规格来改变模型桩的竖向压力,并通过改变变频电机转速来调节循环荷载的循环周期;所述的水平向加载装置中,弹簧可更换为不同劲度系数的弹簧,通过改变配重块的质量、弹簧的劲度系数以及电磁铁的规格来控制模型桩所受的水平力。本发明适用于循环荷载下单桩力学性能研究的模型试验。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程领域,具体地,涉及一种电磁控制的变频循环荷载加载装置,适用于循环荷载下单桩力学性能研究的模型试验。
背景技术
随着世界石油工业的迅速发展和能源需求的不断增加,石油的储备问题受到了全球的关注,对石油储罐存储能力的要求也越来越高。为此,储罐向大型化发展的步伐不断加快,在建设中遇到非理想土层作为储罐地基的情况也日益增多,根据实际情况,大型储罐尤以桩基础为主。
桩基础以其工程量小、沉降量小、抗震性能好、承载力高等优点,成为大型建、构筑物常用的基础形式。作为大型储罐的基础形式,桩基础在其服役期内不但要承受上部结构自重所产生的静荷载,而且还要承受由于储罐进出油而产生的竖向循环荷载,可能对桩-土接触及桩周围土体产生一定程度的扰动,对桩基础的横向承载力也有潜在的影响。且由于大型储罐等建设环境的不同,其下桩基础,不仅要承受由于储罐进出油而产生的竖向循环荷载,而且还会受到水平向的循环荷载。
现有的研究通常采用室内模型试验的方法对上述问题开展研究工作。进行模型试验时,通常采用费用昂贵结构形式复杂加载系统,不能很好地反映桩基础受到的竖向循环荷载,且加载荷载较大,不能满足小模型试验的要求。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供一种结构简单、成本较低的电磁控制的变频循环荷载加载装置。
为了实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种结构简单、成本较低的电磁控制的变频循环荷载加载装置包括模型箱、模型桩、竖向加载装置、水平向加载装置、监测系统。其特征在于:所述模型桩可更换,竖向固定于模型箱中部,顶部通过连接件与电磁铁连接,所述竖向加载装置包括永久磁铁、电磁铁、变频电机,所述水平向加载装置包括导轨、电磁铁、铁配重块、弹簧,所述监测系统包括压力传感器与位移传感器,所述压力传感器用来监测加载压力值,所述位移传感器用来监测竖向循环荷载下模型桩的竖向位移。
本发明通过电磁铁与永久磁铁之间同极相斥原理施加压力,通过变频电机控制加卸载速度以及实现竖向荷载的循环施加,通过水平向电磁铁与铁配重块之间的吸力,配合弹簧对模型桩施加水平向拉力,采用压力传感器监测模型桩所受的荷载值,采用位移传感器监测竖向循环荷载下模型桩的竖向位移。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:
1、竖向循环加载装置可以很好地改变加载周期和加载次数,操作简单;
2、水平向加载装置能够很好的模拟水平向循环荷载试验;
2、本发明结构简单、易于维护,具有较好的经济性和可靠性,输出的荷载稳定性较好且精度较高。
附图说明
图1为电磁控制的循环荷载加载装置三维图。
图2为电磁控制的循环荷载加载装置竖向加载结构图。
图3为电磁控制的循环荷载加载装置水平向加载结构图。
图中,1.土体,2.模型箱,3.模型桩,4.连接件,5.电磁铁,6.钢支撑,7.转轴,8.永久磁体,9.变频电机,10.支撑平台,11.平台支撑,12.导轨,13.电磁铁,14.铁配重块,15.弹簧,16.压力传感器,17.位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1、2、3所示,一种结构简单、成本较低的电磁控制的变频循环荷载加载装置包括模型箱2、模型桩3、竖向加载装置、水平向加载装置、监测系统。其特征在于:所述模型桩3可更换,顶部通过连接件4与电磁铁5连接,竖向固定于模型箱2中部。
所述竖向加载装置包括连接件4、电磁铁5、钢支撑6、转轴7、永久磁铁8、变频电机9、支撑平台10、平台支撑11,所述电磁铁5可更换不同规格,通过连接件4与模型桩3连接;所述永久磁铁8固定于转轴7上,位于电磁铁5正上方,转轴7两端与分别与两侧钢支撑6相连接,其中一端贯穿钢支撑6与变频电机9相连;所述变频电机9固定于支撑平台10上,支撑平台10固定于钢支撑6与平台支撑11上,钢支撑6共两根,分别固定在模型箱2两侧中部位置,平台支撑11共两根,底部固定在模型箱2上部边缘处,作为支撑平台10的竖向支撑。
所述水平向加载装置包括连接件4、导轨12、电磁铁13、铁配重块14、弹簧15,所述导轨12共两条,分别位于模型桩3两侧,连接件4下方,固定于模型箱2上部;所述电磁铁13共有两块,可更换不同规格,分别固定在导轨12的两端;所述弹簧15一端与连接件4连接,另一端与铁配重块14连接。
所述监测系统包括压力传感器16与位移传感器17,二者均与数据采集装置相连接,所述压力传感器16用来监测加载压力值,所述位移传感器17用来监测竖向循环荷载下模型桩3的竖向位移。
更具体的,所述竖向加载装置中,连接件4上可放置配重块,所述电磁铁5可更换不同规格,可通过改变配重质量大小与电磁铁5的规格来改变模型桩3的竖向压力,并通过改变变频电机9转速来调节循环荷载的循环周期;所述水平向加载装置中,导轨12不光滑,需要考虑摩擦力,所述弹簧15可更换为不同劲度系数的弹簧,所述铁配重块14可改变质量,可通过改变铁配重块14的质量、弹簧15的劲度系数以及电磁铁13的规格来控制模型桩3所受的水平力,模型桩3所受水平力大小由电磁铁吸力、铁配重块14与导轨12之间的摩擦力以及弹簧的弹力控制,所述电磁铁13需与时控装置相连,以实现定时启动、关闭电磁铁13,达到荷载循环的目的;所述压力传感器16、位移传感器17位置可根据具体试验调整。
竖向循环荷载下不同接触面模型桩的沉降模型试验步骤如下:
1、向模型箱2中装填一定量的土体1,使土体1装填至模型桩3埋深位置;
2、将模型桩3竖向居中放置模型箱2中,考虑试验实际情况,判断是否需要配重以及配重的大小,并选择合适的电磁铁5,通过连接件4将模型桩3、配重以及电磁铁5连接;
3、继续向模型箱2中填装一定量的土体1,使其到达指定位置;
4、调整变频电机9转速,打开变频电机9与电磁铁5开关,电磁铁5产生磁性,永久磁体8开始转动,模型桩3所受到的竖向压力开始变化,通过控制永久磁体8的转速来改变循环荷载的周期;
5、通过压力传感器16记录循环加载压力,通过位移传感器17监测竖向循环荷载下模型桩3的竖向位移;
6、试验过程中,可根据情况改变电磁铁5、永久磁体8的规格以及变频电机9的转速,并按相应步骤继续试验。
水平向循环荷载下不同接触面模型桩的沉降模型试验步骤如下:
1、向模型箱2中装填一定量的土体1,使土体1装填至模型桩3埋深位置;
2、将模型桩3竖向居中放置模型箱2中,根据实际情况选择合适的弹簧15规格以及铁配重块14的质量,通过连接件4将两侧边弹簧15与模型桩3相连接,弹簧15另一端与铁配重块14连接,调整铁配重块14位置使模型桩3所受水平力为0;
3、继续向模型箱2中填装一定量的土体1,使其到达指定位置;
4、选择合适的电磁铁13,分别固定在导轨两端,调整时控装置的间断时间,打开电磁铁13的电源,其中一侧电磁铁开始产生磁性,对铁配重块14产生吸力,并向电磁铁13方向移动,弹簧15被拉长产生拉力,模型桩3受到水平拉力,到达时控装置设定时间后,另一侧电磁铁13开始运转,本侧电磁铁13关闭,模型桩受到另一个水平方向拉力,时控装置不断控制两侧电磁铁13开关达到循环目的;
5、通过压力传感器16记录循环加载压力,通过位移传感器17监测竖向循环荷载下模型桩3的竖向位移。
Claims (3)
1.一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置,包括模型箱、模型桩、竖向加载装置、水平向加载装置、监测系统,其特征在于:所述的模型桩能够更换不同规格,顶部通过连接件与电磁铁连接,竖向固定于模型箱中部;所述的竖向加载装置能够对模型桩施加竖向循环荷载,所述的水平向加载装置能够对模型桩施加水平向循环荷载;
所述的竖向加载装置包括连接件、电磁铁、钢支撑、转轴、永久磁铁、变频电机、支撑平台、平台支撑;所述的电磁铁通过连接件与模型桩连接;所述的永久磁铁固定于转轴上,位于电磁铁正上方,转轴两端分别与两侧钢支撑相连接,其中右端贯穿右侧钢支撑与变频电机相连;所述的变频电机固定于支撑平台上,支撑平台固定于平台支撑与右侧钢支撑上;所述的钢支撑共两根,分别固定在模型箱左右两侧中部位置;所述的平台支撑共两根,底部固定在模型箱上部右边缘处,作为支撑平台的竖向支撑;所述的连接件上能够放置配重块,所述的电磁铁能够更换不同规格,通过改变配重质量大小与电磁铁的规格改变模型桩的竖向压力,并通过改变变频电机转速来调节循环荷载的循环周期。
2.根据权利要求1所述的一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置,其特征在于:所述的水平向加载装置包括连接件、导轨、电磁铁、铁配重块、弹簧;所述的导轨共两条,分别位于模型桩两侧,连接件下方,固定于模型箱上部;所述的电磁铁共有两块,分别固定在导轨的两端;所述的弹簧一端与连接件连接,另一端与铁配重块连接;所述的导轨不光滑,所述的弹簧能够更换为不同劲度系数的弹簧,所述的铁配重块能够改变质量,通过改变铁配重块的质量、弹簧的劲度系数以及电磁铁的规格来控制模型桩所受的水平力;所述的电磁铁与时控装置相连,以实现定时启动、关闭电磁铁,达到荷载循环的目的。
3.根据权利要求1所述的一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置,其特征在于:所述的监测系统包括压力传感器与位移传感器,二者均与数据采集装置相连接,所述的压力传感器用来监测加载压力值,所述的位移传感器用来监测竖向循环荷载下模型桩的位移。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910863254.9A CN110552380B (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910863254.9A CN110552380B (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110552380A CN110552380A (zh) | 2019-12-10 |
CN110552380B true CN110552380B (zh) | 2020-12-08 |
Family
ID=68740073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910863254.9A Active CN110552380B (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110552380B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111424733A (zh) * | 2020-03-21 | 2020-07-17 | 重庆大学 | 基于土工离心机模拟群桩连续打桩及竖向加载的试验系统 |
CN111335373A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-06-26 | 中国石油大学(华东) | 一种用于储罐桩基沉降测试的循环荷载加载试验装置 |
CN111441397A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-24 | 中国石油大学(华东) | 油罐桩基沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置 |
CN113281204B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-04-11 | 浙江三门宏桥橡塑科技有限公司 | 一种疲劳测试机 |
CN113982048B (zh) * | 2021-11-22 | 2023-03-28 | 同济大学 | 一种桩单元多向耦合加载试验装置 |
CN114295465B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-06-07 | 北京机电工程研究所 | 模态试验预载施加装置、模态试验系统及预载施加方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103510551B (zh) * | 2013-09-18 | 2015-09-30 | 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 | 一种桥梁深水基础三向静动力加载模型试验平台 |
CN103821186B (zh) * | 2014-02-11 | 2016-05-18 | 河南科技大学 | 冻土环境中桩基模型试验装置 |
CN105735371B (zh) * | 2016-03-04 | 2018-01-02 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 变频水平循环加载试验装置 |
CN108149720B (zh) * | 2017-12-06 | 2019-02-01 | 河海大学 | 一种对倾斜模型桩基进行纠偏的试验纠偏装置及方法 |
CN109972670A (zh) * | 2019-02-03 | 2019-07-05 | 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 |
-
2019
- 2019-09-12 CN CN201910863254.9A patent/CN110552380B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110552380A (zh) | 2019-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110552380B (zh) | 一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置 | |
EP3182091B1 (en) | Electromagnetic multiaxial fatigue testing machine | |
CN110552381B (zh) | 一种机械传动控制的变频循环荷载加载试验装置 | |
CN111038748B (zh) | 一种气浮支撑三维主动移动的重力卸载装置 | |
CN102435520B (zh) | 高频往复式微动摩擦磨损试验机 | |
CN105821722B (zh) | 螺钉减振器浮置板轨道系统及其顶升设备和顶升方法 | |
CN109374855B (zh) | 一种模拟铁路路基翻浆冒泥病害现象试验装置和试验方法 | |
CN207732607U (zh) | 直线电机运动模组 | |
US10359094B2 (en) | Flywheel | |
CN106885746B (zh) | 一种用于橡胶疲劳性能测试的宽频响大行程实验装置 | |
JP5495117B2 (ja) | 波力発電装置、波力発電方法 | |
CN102768101A (zh) | 一种水电站水力机组振动测试装置及其减振实施方法 | |
JP6803831B2 (ja) | フライホイール配置 | |
CN107165779B (zh) | 一种垂直轴悬浮永磁风力发电机及其控制方法 | |
CN101782485B (zh) | 太阳能电池组件静压测试装置 | |
CN200975925Y (zh) | 一种测试高温超导块材磁悬浮动态性能的设备 | |
CN1307433C (zh) | 两向三自由度弹簧式地震模拟振动台 | |
CN203014719U (zh) | 一种斥力型Halbach圆环阵列磁悬浮装置 | |
CN113153678A (zh) | 单边极重另边较轻承重强旋转做功受力机主体装置 | |
CN105735371A (zh) | 变频水平循环加载试验装置 | |
CN108560754A (zh) | 一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器 | |
CN109090929A (zh) | 复合型隔震装置 | |
CN102630274B (zh) | 波力发电装置 | |
CN103680270B (zh) | 一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置及调试方法 | |
CN104749342A (zh) | 自动堆载及卸载离心机试验机械手装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |