[发明专利]桩基竖向长期沉降特性测试的模型试验装置及其用途

权利要求书

1.一种桩基长期沉降特性测试的模型试验装置，其特征在于：包括试验模型箱、加载系统和测试系统，其中，试验模型箱为模型试验装置的主体，用于模拟被测对象；加载系统设置在试验模型箱上，用于对被测对象进行模拟加载；测试系统的测试原件设置在模型箱的被测原件上，用于测试被测对象在动力荷载作用下的响应；所述试验模型箱、加载系统和测试系统相互连接以实现桩基长期沉降特性测试的模型试验。

2.根据权利要求1所述的模型试验装置，其特征在于：所述试验模型箱包括模型槽、模型桩、模型土；所述的加载系统包括加载反力架、空气压缩机、高压气管、函数信号发生器、电气比例阀、气缸；所述的测试系统包括机电百分表、电子应变片、动态应变采集仪；其中，所述模型槽设置于加载反力架的下底板中间位置，所述模型桩以模型土分层填筑于模型槽中；通过高压气管依次连接空气压缩机、电气比例阀和气缸；气缸通过螺栓连接于加载反力架的次梁上，使气缸的活塞杆与模型桩的桩帽相接触，通过气压调节使活塞杆对模型桩进行动力加载；通过导线将直流电源、函数信号发生器、电气比例阀的接线端依次连接；通过机电百分表的导线及模型桩中电子应变片引出的导线连接在动态应变采集仪的数据采集端口上。

3.根据权利要求2所述的模型试验装置，其特征在于：所述模型桩为混凝土预制桩；优选的，模型桩直径4cm、桩长为50～60cm、桩身混凝土标号为C30；或者，优选的，所述模型桩桩顶贴有6×4×0.8cm有机玻璃板桩帽；或者，优选的，所述模型桩配有一根光圆钢筋，所述钢筋上每隔15cm贴有一个电子应变片用于测试桩身应力。

4.根据权利要求2所述的模型试验装置，其特征在于：所述模型槽由钢框架和有机玻璃板拼装而成；优选的，模型槽尺寸为800×800×800cm，有机玻璃板板厚1cm；优选的，所述机电百分表的测量量程为0～5cm，测量精度为0.01mm。

5.根据权利要求2所述的模型试验装置，其特征在于：所述的加载反力架包括底板、反力梁和连接杆，反力梁和底板通过连接杆进行连接，反力梁的高度可以调节，所述连接杆直径3.2cm，长1.5m，螺纹杆数量为4根。

6.根据权利要求1所述的模型试验装置，其特征在于：所述的电气比例阀的气压调节范围为0～1MPa，最大流量为5000L/min，信号输入范围为0～10VDC；或者，优选的，所述函数信号发生器的输出信号频率范围为0.1～100Hz；或者，优选的，所述气缸的缸径5cm，气压使用范围0～5MPa；或者，优选的，活塞杆行程8cm，在次梁上的位置可以调节；或者，优选的，所述高压气管的最小使用气压≥2MPa。

7.根据权利要求5所述的模型试验装置，其特征在于：所述机电百分表固定于所述反力梁上，所述机电百分表的表针与模型桩的桩帽相接触以测试桩顶沉降。

8.权利要求1至7中任一所述的模型试验装置的用途，其特征在于：将其用于模拟桩基在不同土体中、不同列车荷载作用下的竖向长期沉降特性并加以测试。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于：所测试的项目包括桩顶沉降和桩身应力。

10.根据权利要求8所述的用途，其特征在于：加载频率范围达到0.1～100Hz，单次试验中的加载次数达到2万次。