[发明专利]储罐群桩基础沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置

权利要求书

1.储罐群桩基础沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置，包括电机，电机转轴，电机传动杆，固定导轨，从动杆，升降杆，升降杆顶端滑块，模拟油罐底盘，上部支架，弹簧，力传感器，位移传感器，承载箱，基桩模型，其特征在于：所述的承载箱位于装置最底部，承载箱和上部支架连于一体形成整体框架；电机传动杆、从动杆、升降杆顶端滑块及固定导轨组成曲臂滑块装置，电机转轴穿过固定导轨，与曲臂(由电机传动杆和从动杆组成)相连，曲臂下端与升降杆顶端滑块相连接，升降杆顶端滑块与升降杆互为一体，升降杆下端与模拟油罐底盘连接固定；模拟油罐底盘下表面在竖直方向上连接有数量众多的弹簧，每根弹簧都对应一个基桩模型；电机通电后，电机转轴转动，通过曲臂滑块装置实现升降杆竖向升降；承载箱顶部挡板的空洞供升降杆穿过，被束缚在固定导轨内的升降杆顶端滑块保证升降杆始终在竖直方向升降，升降杆做升降运动带动模拟油罐底盘升降使弹簧发生伸缩形变，产生荷载并直接作用在基桩模型上；每根基桩模型顶端都有力传感器，用以记录荷载施加情况；同时每根基桩模型顶部对应有位移传感器，用以记录每根基桩模型的沉降位移数据。

2.根据权利要求1所述的储罐群桩基础沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置，其特征在于，本发明装置将曲臂(由电机传动杆和从动杆组成)、升降杆顶端滑块和固定导轨相连组成的曲臂滑块装置，作为荷载模拟系统，将模拟油罐底盘、众多弹簧及基桩模型组成群桩基础模拟系统，在电机驱动下，荷载模拟系统对群桩基础模拟系统施加荷载使模拟油罐底盘在竖直方向做往复升降，使弹簧发生伸缩形变，通过弹簧的形变产生荷载并将荷载施加到基桩模型上，使其发生沉降。

3.根据权利要求1所述的储罐群桩基础沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置，其特征在于，可以通过改变电机转速以调整荷载施加频率，抑或是通过改变电机传动杆的转动半径、弹簧劲度系数以改变所施加荷载的最大值；试验过程中，通过力传感器记录荷载的具体施加情况，通过位移传感器记录每一个基桩模型沉降量的变化情况。

4.根据权利要求1所述的储罐群桩基础沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置，其特征在于，利用本发明装置进行桩基循环加载测试的具体操作方法如下：

1)根据储罐工程地质情况，选取模拟实际地基地层性质的土作为岩土相似材料填筑于承载箱内；

2)按模型试验相似理论利用砂浆材料或混凝土材料配制基桩模型，基桩模型对应实际工程群桩基础，需符合相应的几何比尺并力学参数相似，并可根据试验需要制作特定的表面粗糙度不同的基桩模型；

3)采用表面形貌扫描仪或相关设备采集记录基桩模型的表面粗糙度性质，然后将基桩模型组合成群插入承载箱的岩土相似材料中，并压实周围土层，模拟储罐下桩基的初始条件；

4)选择合适的电机传动杆和从动杆，配置需要的劲度系数的弹簧，设定电机传动杆的转动的角速度，电机传动杆转动，带动从动杆竖直运动，将荷载经由弹簧施加到基桩模型顶面；

5)施加于桩基模型的作用力为

其中，F—从动杆对桩基模型施加的作用力；ω—电机传动杆的角速度；R—电机传动杆的转动半径；k—弹簧的劲度系数；λ—电机传动杆与从动杆长度之比；t—荷载所施加时间；

6)试验过程中采用力传感器记录施加到基桩模型的荷载大小，位移传感器记录基桩模型的沉降位移，分析群桩基础在循环荷载作用下的变形规律与群桩效应。