[发明专利]一种电磁控制的变频循环荷载加载试验装置

说明书

本发明涉及岩土工程领域，具体地，涉及一种电磁控制的变频循环荷载加载装置，包括模型箱、模型桩、竖向加载装置、水平向加载装置、监测系统。其特征在于：所述的竖向加载装置中，连接件上可放置配重块，通过改变配重质量大小与电磁铁的规格来改变模型桩的竖向压力，并通过改变变频电机转速来调节循环荷载的循环周期；所述的水平向加载装置中，弹簧可更换为不同劲度系数的弹簧，通过改变配重块的质量、弹簧的劲度系数以及电磁铁的规格来控制模型桩所受的水平力。本发明适用于循环荷载下单桩力学性能研究的模型试验。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体地，涉及一种电磁控制的变频循环荷载加载装置，适用于循环荷载下单桩力学性能研究的模型试验。

背景技术

随着世界石油工业的迅速发展和能源需求的不断增加，石油的储备问题受到了全球的关注，对石油储罐存储能力的要求也越来越高。为此，储罐向大型化发展的步伐不断加快，在建设中遇到非理想土层作为储罐地基的情况也日益增多，根据实际情况，大型储罐尤以桩基础为主。

桩基础以其工程量小、沉降量小、抗震性能好、承载力高等优点，成为大型建、构筑物常用的基础形式。作为大型储罐的基础形式，桩基础在其服役期内不但要承受上部结构自重所产生的静荷载，而且还要承受由于储罐进出油而产生的竖向循环荷载，可能对桩-土接触及桩周围土体产生一定程度的扰动，对桩基础的横向承载力也有潜在的影响。且由于大型储罐等建设环境的不同，其下桩基础，不仅要承受由于储罐进出油而产生的竖向循环荷载，而且还会受到水平向的循环荷载。

现有的研究通常采用室内模型试验的方法对上述问题开展研究工作。进行模型试验时，通常采用费用昂贵结构形式复杂加载系统，不能很好地反映桩基础受到的竖向循环荷载，且加载荷载较大，不能满足小模型试验的要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、成本较低的电磁控制的变频循环荷载加载装置。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种结构简单、成本较低的电磁控制的变频循环荷载加载装置包括模型箱、模型桩、竖向加载装置、水平向加载装置、监测系统。其特征在于：所述模型桩可更换，竖向固定于模型箱中部，顶部通过连接件与电磁铁连接，所述竖向加载装置包括永久磁铁、电磁铁、变频电机，所述水平向加载装置包括导轨、电磁铁、铁配重块、弹簧，所述监测系统包括压力传感器与位移传感器，所述压力传感器用来监测加载压力值，所述位移传感器用来监测竖向循环荷载下模型桩的竖向位移。

本发明通过电磁铁与永久磁铁之间同极相斥原理施加压力，通过变频电机控制加卸载速度以及实现竖向荷载的循环施加，通过水平向电磁铁与铁配重块之间的吸力，配合弹簧对模型桩施加水平向拉力，采用压力传感器监测模型桩所受的荷载值，采用位移传感器监测竖向循环荷载下模型桩的竖向位移。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、竖向循环加载装置可以很好地改变加载周期和加载次数，操作简单；

2、水平向加载装置能够很好的模拟水平向循环荷载试验；

2、本发明结构简单、易于维护，具有较好的经济性和可靠性，输出的荷载稳定性较好且精度较高。

附图说明

图1为电磁控制的循环荷载加载装置三维图。

图2为电磁控制的循环荷载加载装置竖向加载结构图。

图3为电磁控制的循环荷载加载装置水平向加载结构图。

图中，1.土体，2.模型箱，3.模型桩，4.连接件，5.电磁铁，6.钢支撑，7.转轴，8.永久磁体，9.变频电机，10.支撑平台，11.平台支撑，12.导轨，13.电磁铁，14.铁配重块，15.弹簧，16.压力传感器，17.位移传感器。