[实用新型]海上承台桩基础水平向及竖向荷载加载试验装置

说明书

本实用新型提供了一种海上承台桩基础水平向及竖向荷载加载试验装置，该装置包括模型组件、水平向加载系统、竖向加载系统、控制系统以及数据采集系统；所述模型组件包括试验箱、承台以及多个试验桩，多个试验桩均固定在承台下方且下部通过试验土体埋置于试验箱中；水平向加载系统包括支撑柱以及水平向伺服电动缸；竖向加载系统包括水平反力架、竖向伺服电动缸以及加载板；控制系统包括水平向伺服驱动器、竖向伺服驱动器、PLC控制器以及上位机PC；所述数据采集系统包括位移传感器、应变片、应变仪以及数据处理计算机。本实用新型结构简单，自动化程度较高操作较为容易，选用伺服电动缸对试验桩及承台模型施加荷载，确保了加载精度，误差相对较小。

技术领域

本实用新型涉及桩基础模型试验领域，尤其涉及一种海上承台桩基础水平向及竖向荷载加载试验装置。

背景技术

近年来随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快，海洋领域内的油气勘探开发得到越来越多的重视，大型海上钻井平台等海洋工程发展十分迅速，随着公路、铁路交通格局的变化，跨海桥梁建设也在快速发展中，而海上承台群桩基础是海洋工程所采用的最主要的基础形式。海上承台桩基础常常承受来自竖向的荷载及水平向的随机风浪荷载的叠加作用，而上述工程对桩基的承载特性的要求很高，因此研究海上承台桩基础在这种组合荷载下的承载特性具有十分重要的意义。其中海上风浪荷载具有周期性、随机性和方向可变性的特征，而现有装置无法真实有效的模拟出海上风浪荷载的这些实际特性，因此研究出一种能够真实有效地模拟海上承台所受竖向荷载及水平向随机风浪荷载的群桩加载装置变得十分有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种海上承台桩基础水平向及竖向荷载加载试验装置，旨在用于实现竖向的静态加载、水平向的随机风浪加载及水平向竖向组合加载，以分析研究海洋承台桩基础在组合荷载下的承载特性。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种海上承台桩基础水平向及竖向荷载加载试验装置，包括模型组件、水平向加载系统、竖向加载系统、控制系统以及数据采集系统；

所述模型组件包括试验箱、承台以及多个试验桩，所述承台设置于所述试验箱中，多个所述试验桩均固定在所述承台下方且下部通过试验土体埋置于所述试验箱中；

所述水平向加载系统包括支撑柱以及水平向伺服电动缸，所述支撑柱固定于所述承台顶部中央，所述水平向伺服电动缸水平作用于所述支撑柱的四周；

所述竖向加载系统包括水平反力架、竖向伺服电动缸以及加载板，所述水平反力架安装于所述试验箱的顶端，所述竖向伺服电动缸固定在所述水平反力架的中部，所述加载板设置于所述支撑柱的上部，所述竖向伺服电动缸竖直作用于所述加载板上；

所述控制系统包括水平向伺服驱动器、竖向伺服驱动器、PLC控制器以及上位机PC，所述水平向伺服电动缸与所述水平向伺服驱动器电连接，所述竖向伺服电动缸与所述竖向伺服驱动器电连接，所述水平向伺服驱动器、所述竖向伺服驱动器均与所述PLC控制器电连接，所述PLC控制器与所述上位机PC电连接，所述上位机PC用于对所述PLC控制器进行编程以输入模拟海上承台所受竖向荷载及水平向随机风浪荷载的波形以及频率；

所述数据采集系统包括位移传感器、应变片以及应变仪，所述位移传感器设置在所述加载板上，所述应变片具有多个且均粘贴在所述试验桩的内部，各所述应变片均与所述应变仪连接，所述位移传感器和所述应变仪均与数据处理计算机连接。

进一步地，所述控制系统还包括压力传感器，所述压力传感器安装于所述竖向伺服电动缸的活塞杆的前端，用于测量试验桩及承台模型实际所受到的竖向荷载信号并反馈给竖向伺服驱动器，所述竖向伺服驱动器根据压力传感器反馈的信号调节竖向伺服电动缸施加给试验桩及承台模型的竖向荷载。