[发明专利]振动沉桩试验系统

说明书

本发明公开了一种振动沉桩试验系统，包括：振动加载装置，适于输出激振力；沉桩模拟装置，包括桩体和土体，所述桩体与所述振动加载装置连接，所述土体适于相对桩体运动，以便获取桩体在激振力作用下的沉桩过程；信号采集装置，设置于所述桩体的顶部，适于采集所述桩体的受力信号，并适于根据所述受力信号监测桩体的受力情况。本发明的振动沉桩试验系统，整体结构简单，能准确模拟现实中桩体在振动沉桩过程中的受力情况，有利于指导和优化实际植桩过程。

技术领域

本发明涉及振动沉桩技术领域，尤其涉及一种利用计算设备来控制进行振动沉桩模拟试验的系统。

背景技术

钢管桩由于具有成桩质量好、桩身抗剪强度高、施工操作简单、可回收等优点而被广泛应用于湖相沉积土层高层及超高层建筑基坑支护工程中。鉴于振动沉桩工艺具有沉桩效率高、环境保护好等突出优点，已被广泛应用于钢管桩沉桩施工领域。桩在沉桩施工中，主要受桩端阻力和桩侧摩擦阻力。振动沉桩实质上是通过桩运动时对桩端土层的冲击力以克服桩端阻力，并通过振动减小桩侧摩擦阻力，从而达到沉桩的效果。

目前国内对振动沉桩工艺的研究仍然不够成熟，钢管桩成桩机理及精细施工控制技术的研究仍落后于实际工程。此外，鉴于振动沉桩的复杂性，现阶段研究振动沉桩机理的试验一般都是做现场原位试验，而现场原位试验需花费大量人力、财力、物力。因此，设计一套简洁、合理的室内小型振动沉桩模型试验系统亟待解决。

发明内容

为此，本发明提供了一种振动沉桩试验系统，以解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种振动沉桩试验系统，包括：振动加载装置，适于输出激振力；沉桩模拟装置，包括桩体和土体，所述桩体与所述振动加载装置连接，所述土体适于相对桩体运动，以便获取桩体在激振力作用下的沉桩过程；信号采集装置，设置于所述桩体的顶部，适于采集所述桩体的受力信号，并适于根据所述受力信号监测桩体的受力情况。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述振动加载装置包括：信号发生器，适于生成按正弦函数变化的电压信号；功率放大器，与所述信号发生器连接，适于放大所述信号发生器生成的电压信号；以及电动式激振器，与所述功率放大器连接，适于将经过放大的电压信号转化为相应的激振力；所述电动式激振器包括顶杆，所述顶杆与所述桩体连接，以便通过所述顶杆将激振力传递给桩体。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述信号采集装置包括：压电式力传感器，分别与所述电动式激振器、桩体的顶部连接，适于采集与所述桩体的受力相关的电流信号；电荷放大器，与所述压电式力传感器连接，适于放大所述压电式力传感器采集的电流信号；动态信号测试分析系统，与所述电荷放大器连接，适于获取经所述电荷放大器放大后的电流信号，并适于根据该电流信号监测所述桩体的受力情况。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述沉桩模拟装置还包括：反力架，适于固定所述电动式激振器；导轨，安装在所述反力架上；以及盛土容器，适于盛装所述土体，所述盛土容器可滑动地安装于所述导轨，并适于沿导轨竖直向上运动。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述电动式激振器通过固定座与所述反力架固定连接。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述顶杆上设有第一螺纹孔；所述压电式力传感器设有第二螺纹孔；所述第一螺纹孔与所述第二螺纹孔通过连接杆固定连接。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述桩体的顶部设有第三螺纹孔；所述压电式力传感器的底部与所述第三螺纹孔固定连接。

可选地，在根据本发明的振动沉桩试验系统中，所述导轨为轴承导轨，其包括：导轨本体，与所述反力架固定连接；以及滚珠衬套，可滑动地安装在所述导轨本体上，并通过底座与所述盛土容器固定连接，以便盛土容器相对所述导轨本体运动。