[发明专利]一种对倾斜模型桩基进行纠偏的试验纠偏装置及方法

权利要求书

1.一种对倾斜模型桩基进行纠偏的试验纠偏装置，其特征在于，包括顶面开口的中空试验箱（1）、拉力装置、横向循环荷载加载装置、纵向循环荷载加载装置、设于试验箱（1）内的模型桩基（4）以及数据采集装置；所述试验箱（1）内从下到上依次填有用于模拟岩基的混凝土（13）、模拟海床的试验土（11）和用于模拟海水的试验水（12）；所述数据采集装置包括采集仪（61）、计算机（62）和位移传感元件，采集仪（61）和计算机（62）相连，位移传感元件与采集仪（61）相连，所述位移传感元件设置在所述模型桩基（4）一侧；拉力装置为模型桩基提供水平纠偏恒载，所述拉力装置通过柔索二连接在模型桩基的与倾斜方向相反的一侧上，计算机（62）根据所述位移传感元件测量的位移计算得出的模型桩基转角变化来调整拉力装置提供的水平纠偏恒载大小；所述横向循环荷载加载装置包括马达（21）、偏心质量块（22）、连接板（23）、滑轮一（9）、滑轮二（16）和滑轮三（18），所述滑轮一（9）和滑轮二（16）分别位于试验箱的与模型桩基倾斜方向相反一侧、模型桩基倾斜方向一侧，所述马达固定在横置的连接板（23）上远离试验箱的一端上，马达（21）的动力输出轴穿过连接板（23）并通过连杆与偏心质量块相连，连杆的两端分别连接马达的动力输出轴和偏心质量块（22），柔索一的一端连接在模型桩基（4）倾斜方向一侧上，另一端绕过滑轮三（18）连接在所述连接板（23）上靠近试验箱的一侧上；柔索三的一端连接平衡质量块，另一端依次绕过滑轮一（9）、滑轮二（16）后连接在所述连接板（23）的远离试验箱的一侧上，所述连接板（23）铰接于试验箱外侧，所述横向循环荷载加载装置用于对模型桩基施加横向循环荷载；所述纵向循环荷载加载装置包括激振器（31）和顶杆，所述激振器（31）设在所述模型桩基（4）一侧，所述顶杆的一端与激振器（31）固接，另一端与模型桩基（4）固接，激振器（31）的力通过顶杆传递给所述模型桩基（4），用于对模型桩基（4）施加纵向循环荷载。

2.根据权利要求1所述的试验纠偏装置，其特征在于，所述拉力装置包括电磁铁（241）、可调电阻（242）和质量铁块（243），所述质量铁块（243）通过柔索二连接在模型桩基（4）的与倾斜方向相反的一侧上，所述电磁铁（241）正对所述质量铁块（243）设置，所述可调电阻（242）与所述电磁铁（241）串联，所述计算机（62）与可调电阻（242）相连，计算机（62）根据位移传感元件测量的位移计算得出的模型桩基转角变化来调节电磁铁的磁力从而调整纠偏力大小。

3.根据权利要求1所述的试验纠偏装置，其特征在于，试验纠偏装置还包括用于对模型桩基进行角度控制的斜桩导向装置，斜桩导向装置设在所述试验箱（1）内壁面中部，其为桁架结构，桁架的上下弦杆端部各铰接一个能够自由转动的半圆筒，上弦杆端部（53）为可伸缩结构从而控制模型桩基（4）的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的试验纠偏装置，其特征在于，所述斜桩导向装置的半圆筒内径稍大于模型桩基外径，桁架的上下弦杆距离固定，上弦杆端部能够伸缩并标有刻度；模型桩基安装完毕后，上下弦杆可自由伸缩至不再接触模型桩基的位置。

5.根据权利要求1所述的试验纠偏装置，其特征在于，所述位移传感元件包括均位于模型桩基（4）一侧的位移传感器一（7）和位移传感器二（8），位移传感器一（7）和位移传感器二（8）上下布置，通过位移传感器一（7）和位移传感器二（8）测出两点位移后计算出模型桩基（4）的转角变化。

6.根据权利要求1所述的试验纠偏装置，其特征在于，所述数据采集装置还包括力传感器（63），力传感器（63）与采集仪（61）相连，所述力传感器（63）设置在模型桩基（4）的受拉部位，用于测量模型桩基所受循环荷载的大小。

7.根据权利要求1所述的试验纠偏装置，其特征在于，所述激振器（31）通过螺杆固定在加载架（32）上，所述加载架（32）为倒U型，其包括横梁和分别垂直于横梁两端的竖梁（33），所述加载架（32）架设在试验箱（1）上端，加载架（32）能够前后移动。