[发明专利]用于研究水平循环荷载下桩竖向沉降及变形行为的试验装置在审

专利信息
申请号: 202110807578.8 申请日: 2021-07-16
公开(公告)号: CN113529819A 公开(公告)日: 2021-10-22
发明(设计)人: 郑刚;周卓然;孙基斌;张天奇 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: E02D33/00 分类号: E02D33/00
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 李丽萍
地址: 300350 天津市津南区海*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 用于 研究 水平 循环 荷载 竖向 沉降 变形 行为 试验装置
【说明书】:

本发明公开了一种用于研究水平循环荷载下桩竖向沉降及变形行为的试验装置,包括箱体、模型桩和用于图像采集的高清CCD相机。箱体内通过支撑结构安装有水平导轨和伺服电机,伺服电机的输出轴依次通过传动带和丝杠带动一螺母滑块,螺母滑块与水平导轨固定;模型桩的顶部设有用于安装砝码的结构,以实现模拟上部荷载的效果;模型桩的上部、且在与螺母滑块高度一致的位置处设有滚动轴承,滚动轴承的外环上设有水平接触杆;水平导轨带着螺母滑块进行水平方向上的位移时,实现对模型桩的水平循环加载过程。利用本发明可以研究桩基在不同竖向与水平方向荷载耦合作用下竖向沉降及变形机理。

技术领域

本发明涉及一种桩基础在水平向循环荷载作用下的试验装置,尤其是涉及一种用于研究水平循环荷载下桩竖向沉降及变形行为的试验装置。

背景技术

桩基础是一种历史悠久且应用广泛的深基础形式,可以将上部结构的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上,从而有效的解决浅基础承载力不足的问题。同时,桩基础竖向刚度大,如设计正确,施工得当,它具有承载力高、稳定性好、沉降量小且均匀的特点。因此在现代建筑、桥梁及港口等工程中得到了广泛的应用。软土地区的天然地基的承载力较差,无法满足当下的设计和施工需要,相比之下,桩基础具有的耗材少,施工方便和适应性强的几个显著优点,已成为软土地区首选的基础形式。

桩基础除了承受上部结构的竖向荷载外,不可避免的还要承受由上部结构传递而来的水平方向荷载的作用。所处环境和上部结构功能的不同,会导致水平方向上的荷载形式也不相同,例如建筑物在地震时,会受到水平地震力的作用;公路桥梁在转弯处会受到来自车辆水平离心力的作用;港口、码头及海上平台要长期承受来自风、波浪及海流等水平荷载的作用。

我国现行的地基、桩基规范关于水平受荷桩设计方面的条文仅涉及桩的水平承载力及水平变形的内容,尚无虑水平向循环荷载对单桩竖向承载及变形特性的影响。同时我国现行规范中关于单桩竖向承载力及沉降计算方面的条文也没有考虑水平向循环的影响,仅有部分条文考虑了地震作用的影响。

针对桩基础在水平向循环荷载作用下的试验装置的相关技术方案有:

专利公布号CN111851605A,公布日为2020年10月30日的专利文献中披露了《一种用于竖向/水平循环加载的桩基模型加载装置》,主要包括模型箱、模型箱上的反力架、顶部反力架中间焊接的带定滑轮的水平刚架、水平加载系统、竖向加载系统、板模型箱底部的滑轮、在竖向与水平加载装置上安装的测力计及位移传感器,试验时通过控制调速电机转动竖向刚性转轴,从而带动配重砝码做水平圆周运动,实现不同循环幅值下的竖向循环加载与水平循环加载。

专利公布号CN105604106A,公布日为2016年5月25日的专利文献中披露了《一种长期水平循环荷载下海洋工程桩基础试验模拟设备及方法》,其中的设备包括为饱和砂土地基提供源源不断的压力水,使得砂土地基中形成均匀的渗流场,从而模拟超重力环境的渗透力系统;对海上风机上部结构模型施加水平循环荷载的位移控制加载系统和力控制加载系统;用于测量进入饱和砂土地基前的水压、海上风机上部结构模型和桩模型的位移、桩模型的应变、砂土表面位移的测量系统;用于给所述渗透力系统、位移控制加载系统、力控制加载系统和测量系统进行供电,保证各个系统能够长期稳定运行的不间断电源系统。

上述两种现有的水平向循环加载试验装置主要关注试验主体的桩基在不同水平向荷载下的承载力变化,并注重桩与上部结构的整体性,所以比对专利的尺寸与结构较为复杂,不能实现本发明的高度集成,也不能安装到离心机上使用。

发明内容

针对上述现有技术,本发明的目的在于研究桩基在不同竖向与水平向荷载耦合作用下竖向沉降及变形机理,提供了一种用于研究水平循环荷载下桩竖向沉降及变形行为的试验装置。

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