[发明专利]带有水平动力加载装置的模型桩基

说明书

技术领域

本发明涉及桩基模拟装置技术领域，特别一种带有水平动力加载装置的模型桩基。

背景技术

从桩基动力特性的研究现状来讲，大都侧重于竖向承载力，而对其水平振动荷载作用下的承载力的研究甚少，且都是水平单向振动研究。然而实际工程中桩基是经常承受着双向水平振动荷载的作用，比如：地震荷载和水流荷载的组合，地震荷载和风浪荷载的组合，水流荷载和车辆荷载的组合，施工中两个机械设备同时操作产生的双向振动载荷等。因此，单向水平振动研究与桩基的实际工况相差较远。

对桩基的动承载力的试验研究，采用现场试验的方法通常不易实现，且操作程序复杂，代价较大，多采用室内试验的研究方法。目前对桩基动力特性的研究通常是通过在设有大型振动台的实验室完成，且大都是单个方向振动载荷的输入方式，这种方式一般原理都比较复杂，操作不便，建造费用昂贵。

中国期刊文件《岩土力学》第33卷第2期中《冻融条件下模型桩基水平动力试验研究》一文中，公布了一种桩动力试验装置，该动力试验装置包括加载框架和土箱，土箱内装有土体，土箱内插装有竖直设置的模型桩，加载框架上装配有一个用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构的轴线沿加载方向延伸，且与模型桩的轴线垂直相交，水平加载机构包括加载轴，加载轴用于直接向模型桩传递水平振动载荷，但是，该装置只能对模型桩进行水平单向振动研究，与实际工况相差较远。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有水平动力加载装置的模型桩基，以提高模型桩基模拟桩基实际工况的相似度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：带有水平动力加载装置的模型桩基，包括用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构具有沿加载方向延伸的轴线，水平加载机构有至少两个，相邻两水平加载机构的轴线不平行也不共线。

所述水平加载机构包括加载弹簧，加载弹簧的轴线与其所属水平加载机构的轴线共线。

水平加载机构还包括加载轴和与加载轴传动连接的往复驱动机构，加载弹簧设在加载轴与往复驱动机构之间或用于设置在加载轴与模型桩之间。

所述加载弹簧上靠近往复驱动机构的一侧的端部设有卡环。

往复驱动机构包括旋转轴和止旋装配在旋转轴上的输出轮，输出轮具有用于顶压驱动相应加载轴的外周面。

输出轮包括轮芯和套在轮芯上的减摩轴承，输出轮的外周面由减摩轴承的外周面构成。

所述加载轴上套设有用于限制加载轴径向位置的轴向支座。

所述轴向支座的轴孔内设有储油结构。

水平加载机构有两个，两个水平加载机构的轴线互相垂直。

带有水平动力加载装置的模型桩基还包括用于安装水平加载机构的加载框架，所述加载框架为钢制材料。

本发明的有益效果：由于水平加载机构有至少两个，且相邻两水平加载机构的轴线不平行也不共线，因而模型桩基可以输入至少两个水平方向的振动载荷，进而可以近似模拟桩基在实际工作中的荷载环境，为桩基在水平振动荷载作用下的动力特性研究提供相应的基础。因此，与现有技术相比，本发明提高了模型桩基模拟桩基实际工况的相似度。

进一步的，由于水平加载机构包括加载弹簧，因此通过改变加载弹簧的刚性系数可以实现加载的振动载荷幅值的改变。

进一步的，卡环对加载弹簧的靠近往复驱动机构的一侧的端部具有固定作用，通过卡环可以限制加载弹簧朝向往复驱动机构一侧移动。 

进一步的，减摩轴承与加载轴之间的摩擦力小，能够保证在振动过程中减摩轴承与加载轴稳定接触并传递载荷。

进一步的，轴向支座可以严格限制加载轴的径向位置，能很好的稳定荷载的传递状态。

进一步的，轴向支座的轴孔内设有储油结构，通过向储油结构中注入润滑油，可减少轴向支座与加载轴之间的摩擦力。

进一步的，水平加载机构有两个，两个水平加载机构的轴线互相垂直，该模型桩基可近似的模拟实际工程中桩基在双向振动载荷作用下的受力工况，可为桩基的抗震、减震、隔震研究提供帮助，可用于研究桩基在不同土体环境中两个水平方向的振动特性，可为桩基适用的工程地质条件研究提供基础。

附图说明

图1为本发明的带有水平动力加载装置的模型桩基的实施例1的俯视图；

图2为本发明的带有水平动力加载装置的模型桩基的实施例1的主视图；

图3为本发明的带有水平动力加载装置的模型桩基的实施例1的左视图；

图4为本发明的带有水平动力加载装置的模型桩基的实施例1的右视图；