[发明专利]石油储罐群桩基础沉降测试的循环荷载加载试验装置

权利要求书

1.石油储罐群桩基础沉降测试的循环荷载加载试验装置，主要包括模拟油罐底盘，弹簧，力传感器，承载箱，基桩模型，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，其特征在于：承载箱内部装有模拟土层，模拟土层中按实际位置插入基桩模型，每个基桩模型上端安装位移传感器和力传感器；弹簧下端自然接触力传感器，上端连接模拟油罐底盘；模拟油罐底盘与从动作用杆固定，使模拟油罐底盘可随从动作用杆上下升降，并能保持水平；承载箱顶板上固定电机和固定导轨板；固定导轨板上有两条竖直轨道，第一主动杆和从动作用杆都带有轨道滑轮，两杆安装在固定轨道板上，可实现竖直升降；从动作用杆与第一主动杆之间通过中央传动齿轮连接，构成齿轮传动装置；电机转轴与电机传动杆一端相连，使电机传动杆可绕转轴转动，电机传动杆的另一端束缚在自由导轨内，能在自由导轨内相对滑动；自由导轨水平固定在第一主动杆下端，在电机的驱动下，通过电机传动杆和自由导轨，第一主动杆可竖直升降，实现了由转动变成平动的过程；电机通电后，电机转轴带动电机传动杆绕轴转动，由于自由导轨与第一主动杆固定，且第一主动杆上的导轨滑轮束缚在固定导轨板的轨道中，电机传动杆通过自由导轨间接地使第一主动杆沿轨道周期性升降，并通过中央传动齿轮传动动力，带动从动作用杆进行周期性升降；从动作用杆的周期性升降使模拟油罐底盘下的每根弹簧被周期性地压缩，此时每个基桩模型都受到弹簧所施加的周期性荷载，实现模拟现实情况下群桩基础中每个基桩承受荷载的情况；同时每个基桩模型上的力传感器和位移传感器时刻记录着实际受力情况和沉降情况。

2.根据权利要求1所述的一种石油储罐群桩基础沉降测试的循环荷载加载试验装置，其特征在于，本发明装置中电机、电机传动杆、自由导轨构成电机驱动装置，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，在电机驱动装置驱动下，齿轮传动装置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所述的石油储罐群桩基础沉降测试的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来改变模拟油罐底盘升降速度以调整荷载施加频率，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沉降量的变化情况。

4.根据权利要求1所述的石油储罐群桩基础沉降测试的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的不同的基桩模型，并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；

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，将基桩模型按照实际分布情况，按比例缩小，然后相应地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每个基桩模型7顶面；

5)施加于桩基模型的作用力为

F＝kR(1-cosωt)

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每个基桩模型的荷载大小，位移传感器记录每个基桩模型的沉降位移。