CN210737619U - 一种离心模型试验横向加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心模型试验横向加载装置，包括模型箱及设置在模型箱上方的加载支架，所述的离心模型试验横向加载装置还包括滑轮组件、横载片单元、钢丝绳、位移计组件和模型桩，所述的滑轮组件和位移计组件分别连接设置在加载支架下方，所述的横载片单元与滑轮组件连接，所述的模型桩设置在模型箱内；所述的滑轮组件包括第一滑轮组件和第二滑轮组件，所述的第一滑轮组件与第二滑轮组件反向设置。本实用新型的离心模型试验横向加载装置采用两个滑轮进行力的转向，结合离心试验机转动产生的离心力，将横载片的重力转换为施加在桩基上部的横向荷载，方便可行。

Description

一种离心模型试验横向加载装置

技术领域

本实用新型属于公路桥梁桩基室内模型试验领域，具体涉及一种离心模型试验横向加载装置。

背景技术

为了研究工程中桩基横向承载特性，常需进行室内试验来模拟工程桩基，室内试验中最常采用的方法是借助离心机试验装置，在满足各项试验参数的同时减小试验桩及模型尺寸，节省大量人力物力。在对试验桩进行横向承载特性研究时，需对桩基分级施加横向荷载。由于离心模型试验的特殊性，离心机会高速转动，这就要求加载装置既要满足横向加载要求又要安全可控，不随意摆动。现有的桩基横向荷载装置施加方法主要有，采用千斤顶施加，将千斤顶固定在反力架上，但是千斤顶自重大，在离心机高速运转的过程中，千斤顶的固定困难，极易出现实验事故；或采用“井”字梁反力架将施加横向荷载的横载片吊在离心模型箱外壁，通过离心机转臂的离心力带动横向荷载的施加，此种方法虽可以施加桩基横向荷载，但离心机起转之后，加速度高达100g甚至更高，若将横载片吊在离心模型箱外壁，连接横载片的钢丝绳自由长度较长，待离心机从0g开始加速之后，加速过程中会由于离心机转动影响，由于钢丝绳会带动横载片产生倾斜，与离心机转动不同步，会影响桩基受力并极易导致其卡在离心机转臂上造成严重事故，若横载片高速撞击于模型箱上，会造成严重的安全事故。目前离心模型试验桩基横向荷载装置没有集使用方便、安全、可操作、可保障桩基受力为一体的装置和方法。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种离心模型试验横向加载装置，改善现有的桩基横向荷载装置施加方法存在使用不方便、不安全、桩基受力不均等技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种离心模型试验横向加载装置，包括模型箱及设置在模型箱上方的加载支架，所述的离心模型试验横向加载装置还包括滑轮组件、横载片单元、钢丝绳、位移计组件和模型桩，所述的滑轮组件和位移计组件分别连接设置在加载支架下方，所述的横载片单元与滑轮组件连接，所述的模型桩设置在模型箱内；

所述的滑轮组件包括第一滑轮组件和第二滑轮组件，所述的第一滑轮组件与第二滑轮组件反向设置，所述的第一滑轮组件连接设置横载片单元；

所述的钢丝绳一端与横载片单元连接，依次经第一滑轮组件和第二滑轮组件再与模型桩连接。

进一步地，所述的第一滑轮组件包括第一基座、第一滑轮和第一滑杆，所述的第一滑轮通过第一基座和第一滑杆设置在加载支架上，第一滑杆的端部固定连接横载片单元；

所述的第二滑轮组件包括第二基座、第二滑轮和第二滑杆，所述的第二滑轮通过第二基座和第二滑杆设置在远离加载支架处，所述的钢丝绳通过第一滑轮和第二滑轮进行力的转向。

进一步地，所述的横载片单元包括固定桶、螺栓、螺母和横载片，所述的固定桶与所述的第一滑杆固定连接，所述的横载片与钢丝绳连接，所述的螺栓穿过横载片通过螺母固定，所述的螺栓、螺母和横载片设置在固定筒内。

进一步地，所述的横载片为中心带孔的圆片。

进一步地，所述的位移计组件包括固定片、位移计和打点台，所述的打点台设置在模型桩上，所述的固定片与加载支架连接，所述的位移计固定在固定片上。

进一步地，所述的位移计为激光高精度位移计。

进一步地，所述的加载支架的形状为内部中空的长方管。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本实用新型的离心模型试验横向加载装置采用两个滑轮进行力的转向，结合离心试验机转动产生的离心力，将横载片的重力转换为施加在桩基上部的横向荷载，方便可行；

(2)横载片固定桶焊接于钢丝绳转向滑轮杆件，将横载片吊在固定桶中间，有效控制横载片产生随意摆动，避免离心试验机转动过程中，钢丝绳带动横载片产生较大摆动而造成事故；

(3)该桩基横向加载方法简便可行，成本低，且整个加载装置位于土层之上，可直观的观察到横载片状况，以便及时做出加载过程的调整。

附图说明

图1是本装置的部分结构示意图；

图2是横向加载装置部分结构示意图；

图3是横载片单元结构示意图；

图4是离心模型试验横向加载装置。

图中各标号表示：

1、模型箱；2、加载支架；3、第一滑轮组件；31、第一基座；32、第一滑轮；33、第一滑杆；4、横载片单元；41、固定桶；42、螺栓；43、螺母；44、横载片；5、第二滑轮组件；51、第二滑杆；52、第二基座；53、第二滑轮；6、钢丝绳；7、位移计组件；71、固定件；72、位移计；73、打点台；8、模型桩。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

本实用新型主要由模型箱、加载支架、滑轮组件、位移计组件、钢丝绳和模型桩组成。滑轮组件包括第一滑轮组件和第一滑轮组件，通过两次转向，并利用离心模型试验的离心力，将横载片重力转换为施加在桩基上的横向荷载，并有效保障加载装置的位置固定不变，避免产生实验事故，保证离心模型试验的安全可靠。在不影响桩基边界条件与受力的前提下，灵活合理施加所模拟桩基横向荷载，有效监测桩基横向的位移。

实施例1：

遵从上述技术方案，本实施例提供一种离心模型试验横向加载装置，如图1至图4所示，包括模型箱1及设置在模型箱1上方的加载支架2，离心模型试验横向加载装置还包括滑轮组件、横载片单元4、钢丝绳6、位移计组件7和模型桩8，滑轮组件和位移计组件7分别连接设置在加载支架2下方，横载片单元4与滑轮组件连接，模型桩8设置在模型箱1内；模型箱1为离心试验机自带高强钢模型箱1，模型桩8为任何需要进行试验的桩；加载支架2的形状为内部中空的长方管材质选用不锈钢，既能满足强度要求，又能保证轻便要求。

滑轮组件包括第一滑轮组件3和第二滑轮组件5，第一滑轮组件3与第二滑轮组件5反向设置，第一滑轮组件3连接设置横载片单元4；钢丝绳6一端与横载片单元4连接，依次经第一滑轮组件3和第二滑轮组件5再与模型桩8连接。第一滑轮组件3与第二滑轮组件5反向设置可以进行力的转向，结合离心试验机转动产生的离心力，将荷载片的重力转换为施加在桩基上部的横向荷载，方便可行。

第一滑轮组件3包括第一基座31、第一滑轮32和第一滑杆33，第一滑轮32通过第一基座31和第一滑杆33设置在加载支架2上，第一滑杆33的端部固定连接横载片单元4；第一滑轮32为转向滑轮，第二滑轮组件5包括第二基座52、第二滑轮53和第二滑杆51，第二滑轮53通过第二基座52和第二滑杆51设置在远离加载支架2处，第二滑轮53为过渡滑轮，钢丝绳6通过第一滑轮32和第二滑轮53进行力的转向。第一滑杆33和第二滑杆51组件均可采用焊接的方式焊接在加载支架2上。滑轮与滑杆之间可选用螺栓42方式连接。

横载片单元4包括固定桶41、螺栓42、螺母43和横载片44，固定桶41与第一滑杆33固定连接，可选用焊接方式进行固定，横载片44与钢丝绳6连接，螺栓42穿过横载片44通过螺母43固定，螺栓42、螺母43和横载片44设置在固定筒内。此时，将横载片44吊在固定桶41中间，有效控制横载片44产生随意摆动，避免离心试验机转动过程中，钢丝绳6带动横载片44产生较大摆动而造成事故。横载片44为中心带孔的圆片。

位移计组件7包括固定片、位移计72和打点台73，打点台73设置在模型桩8上，打点台73用于测量模型桩8的横向位移，打点台73采用螺纹对接方式拧在模型桩8的顶部，固定片采用螺栓42连接的方式连接在加载支架2上，以便满足不同桩位要求，位移计72也采用螺栓42连接固定在固定片上。位移计72为激光高精度位移计72。滑轮组件、位移计组件7和模型桩8在加载支架2的两端对称设置。

在横向荷载施加过程中，钢丝绳6的一端在固定桶41内通过卡扣与螺栓42连接，螺栓42穿过横载片44，用螺母43将横载片44固定在螺栓42上，钢丝绳6的另一端向上绕过第一滑轮组件3上的第一滑轮32，接着向下绕过第二滑轮组件5上的第二滑轮53，最后绕过模型桩83顶部，采用卡扣连接方式固定在模型桩8的顶部、打点台73的台面下，以防止钢丝绳6向下移动。激光高精度位移计72采用螺栓42连接方式连接于固定片上，激光高精度位移计72的激光束打在横向位移打点台73上。

当离心试验机以设定的加速度转动时，通过离心力的作用，通过第一滑轮32和第二滑轮53，横载片44的重力即转换为施加在模型桩8顶部的横向荷载，增加横载片44的个数即可实现分级施加桩基横向荷载，从而研究桩基横向承载特性。

Claims (7)

1.一种离心模型试验横向加载装置，包括模型箱(1)及设置在模型箱(1)上方的加载支架(2)，其特征在于，所述的离心模型试验横向加载装置还包括滑轮组件、横载片单元(4)、钢丝绳(6)、位移计组件(7)和模型桩(8)，所述的滑轮组件和位移计组件(7)分别连接设置在加载支架(2)下方，所述的横载片单元(4)与滑轮组件连接，所述的模型桩(8)设置在模型箱(1)内；

所述的滑轮组件包括第一滑轮组件(3)和第二滑轮组件(5)，所述的第一滑轮组件(3)与第二滑轮组件(5)反向设置，所述的第一滑轮组件(3)连接设置横载片单元(4)；

所述的钢丝绳(6)一端与横载片单元(4)连接，依次经第一滑轮组件(3)和第二滑轮组件(5)再与模型桩(8)连接。

2.根据权利要求1所述的离心模型试验横向加载装置，其特征在于，所述的第一滑轮组件(3)包括第一基座(31)、第一滑轮(32)和第一滑杆(33)，所述的第一滑轮(32)通过第一基座(31)和第一滑杆(33)设置在加载支架(2)上，第一滑杆(33)的端部固定连接横载片单元(4)；

所述的第二滑轮组件(5)包括第二基座(52)、第二滑轮(53)和第二滑杆(51)，所述的第二滑轮(53)通过第二基座(52)和第二滑杆(51)设置在远离加载支架(2)处，所述的钢丝绳(6)通过第一滑轮(32)和第二滑轮(53)进行力的转向。

3.根据权利要求2所述的离心模型试验横向加载装置，其特征在于，所述的横载片单元(4)包括固定桶(41)、螺栓(42)、螺母(43)和横载片(44)，所述的固定桶(41)与所述的第一滑杆(33)固定连接，所述的横载片(44) 与钢丝绳(6)连接，所述的螺栓(42)穿过横载片(44)通过螺母(43)固定，所述的螺栓(42)、螺母(43)和横载片(44)设置在固定筒内。

4.根据权利要求3所述的离心模型试验横向加载装置，其特征在于，所述的横载片(44)为中心带孔的圆片，所述的横载片(44)可为多个。

5.根据权利要求1所述的离心模型试验横向加载装置，其特征在于，所述的位移计组件(7)包括固定片、位移计(72)和打点台(73)，所述的打点台(73)设置在模型桩(8)上，所述的固定片与加载支架(2)连接，所述的位移计(72)固定在固定片上。

6.根据权利要求5所述的离心模型试验横向加载装置，其特征在于，所述的位移计(72)为激光高精度位移计(72)。

7.根据权利要求1所述的离心模型试验横向加载装置，其特征在于，所述的加载支架(2)的形状为内部中空的长方管。

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