[发明专利]地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统及其方法

权利要求书

1.一种地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：包括门型龙门钢骨架；所述门型龙门钢骨架上依次间隔设置第一可移动悬挂固定装置、第二可移动悬挂固定装置和第三可移动悬挂固定装置；所述第一可移动悬挂固定装置与左滑轮连接，第二可移动悬挂固定装置与钢绞线固定卡具相连，第三可移动悬挂固定装置与右滑轮固定连接；所述左滑轮、钢绞线固定卡具和右滑轮之间通过钢绞线依次连接；

靠近左滑轮的所述钢绞线一端与左配重平衡砝码连接，位于左滑轮和钢绞线固定卡具之间的钢绞线通过橡胶套箍与地基基础上部相似结构模型连接；所述钢绞线固定卡具和右滑轮之间的钢绞线上安装拉力传感器，靠近右滑轮的所述钢绞线一端与右配重平衡砝码连接；所述右配重平衡砝码固定于电机驱动装置上。

2.根据权利要求1所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：所述地基基础上部相似结构模型设置于地基基础相似模型上，地基基础相似模型容置于地基填土相似模型材料内，且地基填土相似模型材料均匀分布于模型槽内。

3.根据权利要求1所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：所述钢绞线固定卡具包括固定孔道，钢绞线穿过固定孔道并通过两端的卡塞锚定。

4.根据权利要求3所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：所述固定孔道与第二可移动悬挂固定装置刚接。

5.根据权利要求1所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：所述电机驱动装置包括保护壳，保护壳内开设有呈弧形状的光滑轨道；所述光滑轨道内设置有驱动右配重平衡砝码上下位移的驱动组件。

6.根据权利要求5所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：所述驱动组件包括可旋转转动的半月转片，半月转片与电机转轴转动连接，用于驱动半月转片旋转；所述半月转片上的活动孔道与连接杆通过固定螺栓活动连接，通过调整固定螺栓在活动孔道中的位置，调节连接杆与转轴之间的距离；所述连接杆与位于其上方的活塞铰接；所述活塞的顶部与支撑杆底部固定连接，支撑杆顶部与用于固定右配重平衡砝码的托盘固定连接。

7.根据权利要求5所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统，其特征在于：所述保护壳通过底部稳定支座安装于地面。

8.一种根据权利要求1-7任一所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统的加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、加载前，激活钢绞线固定卡具，将右配重平衡砝码固定于托盘中；

S2、设定电机转轴的角速度w，启动电机驱动装置，支撑杆受力并推动托盘和右配重平衡砝码产生周期性的上下位移，同时，施加给右配重平衡砝码周期性变化的向上推力T；

S3、拉力传感器实时采集位于钢绞线固定卡具右侧的钢绞线拉力；

S4、获取拉力传感器采集的拉力数据，若采集的最大拉力值小于预设值，则调整固定螺栓位于活动孔道中的位置，使连接杆远离转轴，增大支撑杆的上下位移值，增大施加给右配重平衡砝码的最大拉力值；若采集的最大拉力值大于预设值，则调整固定螺栓位于活动孔道中的位置，使连接杆靠近转轴，减小支撑杆的上下位移值，减小施加给右配重平衡砝码的最大拉力；

S5、关闭电机驱动装置，根据试验预设要求的加载频率f重新设置电机转轴的角速度w；

S6、解除钢绞线固定卡具，并将左配重平衡砝码悬挂于靠近左滑轮的钢绞线一端，并开启电机驱动装置，对地基基础模型进行水平循环加载。

9.根据权利要求8所述的地基基础室内土工模型试验的水平循环加载系统的加载方法，其特征在于，对地基基础模型进行水平循环加载包括单向水平循环加载、双向不对称水平循环加载和双向对称水平循环加载；

单向水平循环加载，包括：开启电机驱动装置，对地基基础模型的水平循环加载；

双向不对称水平循环加载，包括：在执行步骤S4时，拉力传感器采集最大拉力值F不等于左配重平衡砝码的自重G₁；

双向对称水平循环加载，包括：在执行步骤S4时，拉力传感器采集的最大拉力值F_max与最小拉力值F_min，满足：

F_max－G₁＝G₁－F_min。