[发明专利]用于输电基础的复合式加载试验系统

说明书

一种用于输电基础的复合式加载试验系统，它包括刚性框架，其特点是：还包括垂直导向装置，垂直导向装置与刚性框架和垂直移动平台固连，水平导向装置置于垂直移动平台上并固连，水平移动架套接在水平导向装置上并固连，竖向加载装置置于水平移动架的下端并固连，水平加载装置与竖向加载装置铰接，试件夹具置于竖向加载装置的下方并铰接。工作时：1）水平加载装置对试验构件施加水平力或水平位移；（2）竖向加载装置提供相同的竖向荷载对试验构件直接作用；(3）竖向加载装置施加不同的竖向位移实现力矩加载；(4）将预施加的三分量荷载拆分、得出加载位移函数，实现水平荷载(H)、竖向荷载(V)、力矩荷载(M)的复合作用。

技术领域

本发明涉及的试验设备，是一种可将水平荷载( H )、竖向荷载( V )和力矩荷载( M )同时施加到输电基础试验构件上的复合式加载试验系统。

背景技术

高压输电网络建设的规模化发展使得输电杆塔结构体系日趋高柔，杆塔结构不仅承受塔身、导线、地线、金具自重、风荷载等长期作用，而且还受到暴风雨、覆冰荷载、断线荷载等非常环境的瞬时或短期作用，所受荷载情况复杂。这些荷载效应传至基础及地基，使得杆塔基础除承受竖向拉、压竖向荷载(V)外，还承受着较大的水平荷载(H)和弯矩作用(M)。通常将同时包含水平荷载(H)、竖向荷载(V)和力矩(M)三个分量的加载方式称为复合加载模式。

目前，国内许多高校及研究所针对输电基础在复合加载模式下的承载特性开展了广泛研究。当前研究成果多以数值方法为主，如鲁东大学的范庆来、山东大学的武科及东北电力大学的郝冬雪等学者，上述数值研究得到了很多的有益成果，具有一定参考价值。但由于数值研究存在一定的假设前提，对某些真实工况无法合理描述，因此工程界仍普遍以试验方法作为最重要的研究手段。浙江省电力设计院邢月龙等在2008年针对掏挖基础进行了原位真型基础载荷试验，测试了竖向荷载+水平荷载共同作用下基础的变形性状和承载能力；沈阳建筑大学王杰等通过室内模型试验对砂土中螺旋锚的极限抗拔承载力进行了研究；李永祥等在2010年选择戈壁碎石土地基进行了直柱掏挖基础的上拔和下压承载力试验，并给出了相应的设计方法和计算参数；鲁先龙等进行40个戈壁碎石土地基原状土扩底掏挖基础抗拔试验，构建了单独上拔荷载作用的承载力公式；刘生奎等在2012年选择黄土地基进行了直柱基础的上拔+水平组合工况下的承载力试验，并分析了基础荷载-位移的变化规律及土体破坏模式。

可以看出，上述的试验研究中多将竖向荷载和水平荷载相结合，或仅考虑竖向上拔荷载和下压荷载对输电基础承载力进行试验，加载方式也多采用地锚反力架与千斤顶组合，或人工堆载型式等，试验精度不高。目前在已发表的文献中均未见可将竖向荷载、水平荷载和弯矩荷载联合施加的复合式加载试验方法，同时也未见可针对输电基础实现上述复合式加载的试验系统。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于输电基础的复合式加载试验系统，可在输电基础试验构件上实现水平荷载( H )、竖向荷载( V )和力矩荷载( M )三个分量的复合加载模式。

本发明是由以下技术方案来实现的：一种用于输电基础的复合式加载试验系统，它包括刚性框架、垂直升降装置和垂直移动平台，所述刚性框架为四根立柱支撑的固定横梁，两组垂直升降装置分别置于刚性框架的两侧，垂直升降装置的上端与刚性框架的固定横梁固连、下端与刚性框架铰接，垂直移动平台置于刚性框架内、两端分别与垂直升降装置固连，其特征是：还包括垂直导向装置、水平导向装置、水平移动架、水平加载装置、竖向加载装置、试件夹具、程控装置，所述垂直导向装置置于刚性框架与垂直移动平台之间，垂直导向装置的一端与刚性框架固连、另一端与垂直移动平台固连，所述水平导向装置置于垂直移动平台上并固连，所述水平移动架套接在水平导向装置上并固连，所述竖向加载装置置于水平移动架的下端并固连，所述水平加载装置置于垂直移动平台下面、水平移动架的侧面，水平加载装置的端头与竖向加载装置铰接，所述试件夹具置于竖向加载装置的下方并铰接，水平加载装置、竖向加载装置均分别与程控装置电连接。