[发明专利]油罐桩基沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置

权利要求书

1.油罐桩基沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置，主要结构包括箱体支架、弹簧、力传感器、承载箱、桩基模型、位移传感器、以及由电机、电机传动杆、自由导轨构成的电机驱动装置和由导轨滑轮、第一主动杆、从动作用杆、中央传动齿轮、固定导轨板构成的齿轮传动装置，其主要特征在于：所述的承载箱位于箱体支架内部，桩基模型安装在承载箱内；箱体支架上部安装有电机和固定导轨板；其中，固定导轨板上装有中央传动齿轮，轨道滑轮分别与第一主动杆和从动作用杆连为一体，并沿固定导轨板的轨道运动；第一主动杆通过固接在其下端的自由导轨和与电机传动杆相连；第一主动杆和从动作用杆通过中央传动齿轮连接；箱体支架顶部相应位置有空洞可供第一主动杆和从动作用杆穿过；从动作用杆下端端面连接有弹簧，桩基模型顶端有力传感器；箱体支架顶板下表面有位移传感器；在电机驱动下，电机传动杆绕电机转轴旋转，做圆周运动，其自由端相对自由导轨滑动，从而带动第一主动杆周期性升降；利用齿轮传动装置使从动作用杆进行同周期性升降，升降过程中使弹簧发生伸缩形变产生荷载；桩基模型顶端的力传感器用以记录荷载施加情况；箱体支架顶板下表面的位移传感器用以记录桩基模型沉降位移数据。

2.根据权利要求1所述的油罐桩基沉降测试的竖向循环荷载加载试验装置，其特征在于，本发明装置将电机、电机传动杆、自由导轨构成电机驱动装置，将导轨滑轮、第一主动杆、从动作用杆、中央传动齿轮、固定导轨板构成齿轮传动装置，通电后，电机驱动装置通过齿轮传动装置使升降杆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桩基模型上，使其发生沉降。

3.根据权利要求1所述的油罐桩基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可调整荷载的施加频率，通过调整电机传动杆长度或弹簧劲度系数来调整所施加荷载的最大值；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桩基沉降量的变化情况。

4.根据权利要求1所述的油罐桩基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桩基模型，桩基模型对应实际工程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桩基模型；

3)采用表面形貌扫描仪或相关设备采集记录桩基模型的表面粗糙度性质，然后将桩基模型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，第一主动杆，自由导轨和从动作用杆；配置需要的劲度系数的弹簧，设定电机传动杆转动的角速度；电机传动杆转动，带动第一主动杆从而带动从动作用杆竖直运动，将荷载经由弹簧施加到桩基模型顶面；

5)施加于桩基模型的作用力为

F＝kR(1-cosωt)

其中，F—弹簧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—弹簧劲度系数，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桩基模型的荷载大小，采用位移传感器记录桩基模型的沉降位移。