[发明专利]一种测试海上基础桩土相互作用的循环加载系统

权利要求书

1.一种测试海上基础桩土相互作用的循环加载系统，其特征在于，包括单向水平循环加载、双向水平循环加载、竖向循环加载、竖向与单向水平循环加载、多向水平循环加载，其中加载装置由试验箱(1)、排水板(2)、定滑轮(3)、桩基础模型(4)、位移传感器(5)、应变片(6)、拉压力传感器(7)、砝码加载杆(8)、弹簧(9)、电机(10)、轮盘(11)、螺纹柱(12)、底板(13)、钢环(14)组成；

试验箱(1)为由角钢加固的无盖长方体，试验箱(1)四个内壁设置排水板(2)，排水板(2)采用透水性木板，试验箱(1)的内壁下端设有排水孔，试验箱(1)内装填试验所用土体；

定滑轮(3)通过支撑架固定位置，定滑轮(3)材质为高强合金；

弹簧(9)两端各连接一根细钢丝绳，一端细钢丝绳直接与螺纹柱(12)连接，另一端细钢丝绳绕过定滑轮(3)，通过拉压力传感器(7)与桩基础模型(4)的顶端水平或垂直相连；

桩基础模型(4)部分埋置于试验所用土体中，桩基础模型(4)位于土体部分的桩壁上粘贴有应变片(6)，在土体上表面设有位移传感器(5)，为便于连接细钢丝绳，桩基础模型(4)的桩顶及位于土体上表面10cm处焊接钢环(14)；

电机(10)为调速电动机，电机(10)可以在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩，以适应负载的需求变化，底板(13)为带有螺栓安装口的矩形钢板；电机(10)通过螺栓与底板(13)相连，电机(10)转轴一侧安置轮盘(11)，轮盘(11)上设有螺纹柱(12)，螺纹柱(12)和弹簧(9)通过细钢丝绳相连；

轮盘(11)为带有多个螺栓孔的圆形钢板，各个螺栓口距离轮盘(11)圆心距离不同，螺纹柱(12)为端部带有螺纹的圆柱形钢棒，螺纹柱(12)可通过拧接安装于轮盘(11)不同的螺栓口上；

钢环(14)为外部圆周焊接有8个连接环的圆形钢管，用于桩基础模型(4)和钢丝绳的连接；钢环(14)圆形钢管内径与桩基础模型(4)直径相同，钢环(14)与桩基础模型(4)之间采取蓄能点焊的方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种测试海上基础桩土相互作用的循环加载系统，其特征在于，单向水平循环加载时，钢丝绳一端绕过定滑轮(3)，通过拉压力传感器(7)和桩基础模型(4)顶部钢环(14)相连接，钢丝绳另一端通过弹簧(9)与轮盘(11)上的螺纹柱(12)相连接；根据试验荷载要求不同，调节钢丝绳固定于螺纹柱(12)的位置，开动电机(10)，拉压力传感器(7)显示荷载即为循环荷载大小，通过采集器与桩基础模型(4)的应变片(6)、拉压力传感器(7)、位移传感器(5)连接，并与计算机连接，即可记录单向水平循环加载期间桩基础模型(4)承载变形数据。

3.根据权利要求1所述的一种测试海上基础桩土相互作用的循环加载系统，其特征在于，双向水平循环加载时，需另加一个弹簧(9)，弹簧(9)一端连接于桩基础钢环(14)，一端连接试验箱(1)；钢丝绳一端绕过定滑轮(3)，通过拉压力传感器(7)与桩基础模型(4)顶部钢环(14)相连接，钢丝绳另一端通过弹簧(9)与轮盘(11)上的螺纹柱(12)相连接；根据实验验荷载要求不同，钢丝绳固定于螺纹柱(12)位置也不同，开动电机(10)，拉压力传感器(7)荷载即为循环荷载大小，通过采集器与桩基础模型(4)的应变片(6)、拉压力传感器(7)、位移传感器(5)连接，并与计算机连接，即可记录双向水平循环加载期间桩基础模型(4)承载变形数据。

4.根据权利要求1所述的一种测试海上基础桩土相互作用的循环加载系统，其特征在于，竖向循环加载时，弹簧(9)右侧的钢丝绳一端与轮盘(11)上的螺纹柱(12)相连接，另一端细钢丝绳绕过定滑轮(3)，通过拉压力传感器(7)与砝码加载杆(8)竖向相连接；按照设计循环幅值在砝码加载杆(8)上配重一定大小的砝码，然后调节轮盘(11)使拉压力传感器(7)的示数和砝码与砝码加载杆(9)重量相同，这时桩基础模型顶荷载为零，然后设置加载频率，开动电机(10)，砝码和砝码加载杆(8)的重量即为桩基础模型顶的循环荷载幅值，试验时，通过采集器与桩基础模型(4)的应变片(6)、拉压力传感器(7)、位移传感器(5)连接，并与计算机连接，即可记录竖向循环加载期间桩基础模型(4)承载变形数据。

5.根据权利要求1所述的一种测试海上基础桩土相互作用的循环加载系统，其特征在于，竖向与单向水平循环加载或多向水平循环加载，具体要求结合单向水平循环加载、双向水平循环加载、竖向水平循环加载三套循环加载装置按照角度β(β为两侧电机上轮盘与桩基础的连线的夹角，且0°<β<180°)组合放置。