公開/公告號CN112160352A
專利類型發(fā)明專利
公開/公告日2021-01-01
原文格式PDF
申請/專利權(quán)人 溫州大學(xué);
申請/專利號CN202010902511.8
申請日2020-09-01
分類號E02D33/00(20060101);
代理機構(gòu)33241 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司;
代理人鄭書利
地址 325200 浙江省溫州市甌海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)東方路38號(溫州市大學(xué)科技園)
入庫時間 2023-06-19 09:23:00
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一種涉及樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置，特別涉及一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置，還涉及一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置的安裝方法。
背景技術(shù)
由于樁基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)以及所處環(huán)境（如海洋環(huán)境）的影響，會受到水平荷載的作用，且常常承受水平循環(huán)荷載的作用，如海洋和河流中的波浪荷載，目前，對于這方面的研究較多，大部分的研究主要關(guān)注樁周土在水平循環(huán)荷載作用下的弱化特性，然而實際上樁土接觸摩擦特性亦會隨著水平循環(huán)荷載作用下而發(fā)生變化。另一方面，為了研究水平荷載作用下樁土剪切接觸的極限狀態(tài)，需要開展極限單調(diào)水平作用下樁土接觸特性研究。但是，目前缺乏相關(guān)的室內(nèi)試驗裝置，且缺乏直觀的研究樁土剪切摩擦特性的室內(nèi)試驗裝置。本發(fā)明公開了樁基礎(chǔ)在水平循環(huán)和單調(diào)荷載作用下樁土剪切摩擦的室內(nèi)試驗裝置及使用方法。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于背景技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置，該試驗裝置能夠該試驗裝置能夠開展不同土性和不同樁基礎(chǔ)形式水平循環(huán)和單調(diào)作用下的樁土接觸摩擦室內(nèi)試驗，能夠直觀的展現(xiàn)樁土接觸演化特性，揭示樁在水平荷載作用下樁土接觸的動態(tài)剪切摩擦規(guī)律。
為此，本發(fā)明提供的一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置，包括反力系統(tǒng)和模型箱，所述模型箱內(nèi)裝填有土體和多個土體物理力學(xué)參數(shù)采集元件，所述反力系統(tǒng)上設(shè)置有加載系統(tǒng)，所述加載系統(tǒng)位于模擬箱上方并與之對應(yīng)，所述模型箱朝向加載系統(tǒng)的端面為開口端，模擬樁一端部安裝與加載系統(tǒng)上，模擬樁其他部分插入土體置于模擬箱內(nèi)，所述模擬樁的樁身設(shè)有多個物理力學(xué)狀態(tài)采集元件，所述模擬樁頂部設(shè)置有水平位移計，所述加載系統(tǒng)具備循環(huán)力加載和持續(xù)力加載功能。
本發(fā)明中，水平加載系統(tǒng)中水平加載伺服電機通過計算機控制加載模式，選擇水平循環(huán)力加載或單調(diào)持續(xù)力加載功能，以及選擇選擇位移或者力控制加載量級。通過水平加載伺服電機來模擬樁體承受水平循環(huán)荷載或單調(diào)持續(xù)極限荷載，直觀展現(xiàn)樁體在水平循環(huán)或單掉荷載作用下樁土接觸的動態(tài)剪切摩擦規(guī)律，可直觀觀察樁身物理響應(yīng)以及土體的變形特征等。通過土體物理力學(xué)參數(shù)采集元件與外界計算機采集儀器連接進行數(shù)據(jù)采集工作，為理論和數(shù)值分析驗證提供合理的試驗對比數(shù)據(jù)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明中一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中的一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中的一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置的模擬箱的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖1中的一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置的水平加載支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參照圖1-圖4所示，本發(fā)明中提供的一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置，包括反力系統(tǒng)1和模型箱2，所述模型箱2內(nèi)裝填有土體3和多個土體物理力學(xué)參數(shù)采集元件4，所述土體物理力學(xué)參數(shù)采集元件4可選為土壓力傳感器或滲壓計或光纖微型土壓力盒。所述反力系統(tǒng)1上設(shè)置有可升降加載系統(tǒng)，所述加載系統(tǒng)位于模擬箱上方并與之對應(yīng)。所述模型箱1朝向加載系統(tǒng)的端面為開口端，模擬樁5一端部安裝與加載系統(tǒng)上，所述模擬樁5插入土體并置于模擬箱內(nèi)，所述模擬樁5頂部設(shè)置有水平位移計6，所述水平位移計6為百分表或電子位移采集裝置，所述模擬樁5上的設(shè)有若干樁身物理力學(xué)狀態(tài)采集元件7，樁身物理力學(xué)狀態(tài)采集元件7采用FBG光柵光纖元件。水平位移計6通過人工紀(jì)錄或計算機自動記錄水平位移，土體物理力學(xué)參數(shù)采集元件4和樁身物理力學(xué)狀態(tài)采集元件7與外界計算機采集儀器連接進行數(shù)據(jù)的采集工作。加載系統(tǒng)具備循環(huán)力加載和持續(xù)力加載功能，循環(huán)力加載為在一個循環(huán)周期時間內(nèi)出現(xiàn)不同的加載力，加載周期循環(huán)往復(fù)。
所述反力系統(tǒng)1包括反力架8、螺紋剛性柱9和剛性底座10，所述剛性底座10固定在螺紋剛性柱9底部，所說反力架8連接在螺紋剛性柱9上并通過主電動升降機11控制反力架升降，所述反力架8朝向模擬箱2的端部固定有千斤頂反力框12。所述模型箱2通過剛性塊26固定安裝在剛性底座10上，安裝模擬箱時，通過主電動升降機11將反力架8調(diào)到最高位置，再放置模擬箱2，并通過剛性塊26將模擬箱2安裝固定在剛性底座10。
所述模擬箱2呈半圓柱體，模擬箱由剛性鋼板13和透明板14組成，所述剛性鋼板13與透明板14連接處具有隔水橡膠墊15并通過膠水連接，所述透明板14為高強度樹脂透明板。所述模擬樁5與透明板14接觸的一面粘貼有橡膠皮，所述模擬樁5與透明板14之間涂抹潤滑油，盡可能的降低模擬樁5與透明板14之間的摩擦。所述剛性鋼板13分布由若干排水孔16，剛性板13外側(cè)布置有若干微型槽17，所述微型槽孔17與排水孔16連接。排水孔16數(shù)量和布置根據(jù)試驗要求的排水要求設(shè)置。當(dāng)試驗要求為不排水工況時，將排水孔16密封；當(dāng)試驗要求對土體進行排水固結(jié)，可進行真空預(yù)壓等方法進行固結(jié)加固，通過排水孔16和微型槽17將土體中的水排出進行土體排水固結(jié)。開展排水和不排水兩種工況的相關(guān)室內(nèi)試驗。
所述加載系統(tǒng)包括豎向加載系統(tǒng)和水平加載系統(tǒng)18，所述豎向加載系統(tǒng)包括半環(huán)形千斤頂19，所述半環(huán)形千斤頂19為半環(huán)形特型液壓千斤頂，所述半環(huán)形千斤頂19固定在反力系統(tǒng)的千斤頂反力框12上，所述半環(huán)形千斤頂19置于模擬箱9上方的中心位置，所述半環(huán)形千斤頂19下端部加載于土體上表面，半環(huán)形千斤頂19用于提供穩(wěn)定的上覆壓力，保證土體的初始應(yīng)力狀態(tài)與現(xiàn)場接近。根據(jù)試驗要求采用人工或計算機智能控制半環(huán)形千斤頂，若為土工離心機試驗則對需要采用伺服控制千斤頂，且盡可能采用機械控制。
所述水平加載系統(tǒng)18包括水平加載支架20、兩個水平加載伺服電機21和水平加載傳力剛性桿22，所述水平加載支架20與反力系統(tǒng)1的螺紋剛性柱9連接并通過次電動升降機23控制水平加載系統(tǒng)18升降，通過次電動升降機23控制水平加載系統(tǒng)18升降調(diào)整水平加載系統(tǒng)的高度，保持與模擬樁5保持垂直和合適的加載位置。所述兩個水平加載伺服電機21分別設(shè)置于水平加載支架20的兩端，所述水平加載傳力剛性桿22兩端分別連接在兩端的水平加載伺服電機21上，所述水平加載傳力剛性桿22上設(shè)置有樁帽24，所述水平加載支架20與樁帽24對應(yīng)的位置開設(shè)有槽孔25，模擬樁5一端穿過槽孔25與樁帽24連接，所述模擬樁5在弧形槽孔25內(nèi)循環(huán)位移加載或持續(xù)力加載，所述水平加載系統(tǒng)18設(shè)置于靠近透明板14的位置，透過透明板14可觀察到模擬樁5與周邊土體接觸的狀態(tài)。
一種水平循環(huán)/單調(diào)作用下樁土摩擦室內(nèi)試驗裝置的安裝方法，步驟如下:
(1) 根據(jù)試驗要求，確定模擬樁5、模擬箱2和反力系統(tǒng)1的尺寸，并確定排水孔16的布置和數(shù)量，土體物理力學(xué)狀態(tài)采集元件4和樁身物理力學(xué)狀態(tài)采集元件7的數(shù)量和布置位置，并將樁身物理力學(xué)采集元件7按數(shù)量和位置要求鋪設(shè)在模擬樁的樁身上；
(2)搭建反力系統(tǒng)，將反力架8和千斤頂反力框架12通過鉚釘錨固成一體，反力架8與螺紋剛性柱9連接并通過主電動升降機11控制升降，反力架和千斤頂反力框架通過主電動升降機22調(diào)至最高位置，放置模型箱2并通過剛性塊26將模型箱固定在剛性底座10上。并將環(huán)形千斤頂固定在千斤頂反力框架上；
(3)安裝水平加載支架20，水平加載支架20與螺紋剛性柱連接并安裝次電動升降機23，通過次電動升降機控制水平加載支架20的升降，先將水平加載支架20調(diào)節(jié)到最高位置；
(4)在模型樁5的樁身鋪設(shè)模型樁身物理力學(xué)狀態(tài)采集元件7，在模型箱2中鋪設(shè)土體及土體內(nèi)布置土體物理力學(xué)狀態(tài)采集元件4，將鋪設(shè)有樁身物理力學(xué)采集元件的模擬樁5布置在土體中，根據(jù)試驗和土性的不同對進行試驗的土體進行預(yù)處理，如排水固結(jié)等，土體排水固結(jié)時可采用真空預(yù)壓固結(jié)系統(tǒng)；
(5)安裝水平加載系統(tǒng)，將水平加載伺服電機21分別安裝在水平加載支架兩側(cè)，安裝樁帽，并將水平加載傳力剛性桿22兩端分別與兩側(cè)水平加載伺服電機21連接安裝就位；
(6)通過主電動升降機控制環(huán)形千斤頂19升降，將環(huán)形千斤頂19調(diào)整至環(huán)形千斤頂下端面抵于土體表面上，通過次電動升降機控制樁帽，將樁帽調(diào)整至模擬樁上方并于模擬樁安裝固定，各個系統(tǒng)調(diào)整到合適位置，并開展實驗。完成上述工作的各個系統(tǒng)調(diào)整到合適位置，并開展實驗。
所述模擬箱2內(nèi)土體可根據(jù)實際土體選用不同土性的土體，如砂土和黏土，構(gòu)建土體的應(yīng)力狀態(tài)。模型樁5根據(jù)實際的樁尺寸和樁型，選用不同的樁基礎(chǔ)形式。模擬樁5根據(jù)試驗的要求確定樁身粘貼樁身物理力學(xué)狀態(tài)采集元件7布置的數(shù)量和位置。水平加載系統(tǒng)18中水平加載伺服電機21通過計算機控制加載模式，選擇水平循環(huán)力加載或單調(diào)持續(xù)力加載功能，以及選擇選擇位移或者力控制加載量級。當(dāng)水平加載伺服電機21使用水平循環(huán)力加載功能工作時，帶動樁帽進行水平循環(huán)位移，模擬樁在樁帽作用下在弧形槽孔范圍內(nèi)進行水平循環(huán)位移，模擬樁體承受水平循環(huán)力荷載。當(dāng)水平加載伺服電機21使用持續(xù)荷載功能時，模擬樁承受單調(diào)持續(xù)力荷載。
透過透明板14直觀展現(xiàn)模擬樁5在水平循環(huán)或單掉荷載作用下模擬樁與土體接觸的動態(tài)剪切摩擦規(guī)律，直觀觀察樁身物理響應(yīng)以及土體的變形特征等，開展不同土性和不同樁基礎(chǔ)形式水平循環(huán)或單調(diào)作用下的樁土剪切接觸摩擦室內(nèi)試驗。為了能夠?qū)崟r采集直觀的樁土接觸特性，可采用高速高清數(shù)碼相機記錄試驗中樁土接觸摩擦過程。土體物理力學(xué)參數(shù)采集元件4和樁身物理力學(xué)參數(shù)采集元件7與外界計算機采集儀器連接進行數(shù)據(jù)采集工作，為理論和數(shù)值分析驗證提供合理的試驗對比數(shù)據(jù)。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
機譯： 安裝在樁頭中的水平力增加裝置以改善通過在地面下打樁而安裝的樁的水平力，從而可以減少安裝樁的數(shù)量，并且提供了一種安裝方法
機譯： 負摩阻力和水平荷載作用下混凝土樁的布置方法
機譯： 一種分析含碳元素生物樣品的方法，包括確定樣品中Gli-1生物塊，OTX-2，Shroom 2，PDLIM3，SPHK1的性能水平，在那里，生物庫的性能水平處于共同作用下它提供了一個診斷指標(biāo)，表明受試者是否更可能對甲基4'-三氟碘-二苯基-3-碳水化合物[6-（CIS-2，6-二甲基-嗎啡-4-il）-吡啶有反應(yīng)-3-il] -Amida.O.2-[（r）-4-（6-bencil-4，5-dimethy-piridazin-3-il）-2-methyl-3，4，5，6，-tetrahydro -2h-[1，2'] bipirisanil-5'-il]-丙烷-2-醇;選擇一種處理其中一種化合物的條件對象的方法，包括確定Shroom2或SPHK1的表達水平。主題樣本
