一种冻土环境中桩基模型试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及桩基模拟装置技术领域，特别涉及一种冻土环境中桩基模型试验装置。冻土环境中桩基模型试验装置，包括用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构具有沿加载方向延伸的轴线，还包括用于向模型桩施加竖向加载力的竖向加载机构，水平加载机构有一个或两个以上，竖向加载机构设在用于补偿模型桩的水平位移的行走机构上。该试验装置能够在模拟冻土环境中桩基受力工况，且与实际工况的相似度高，不仅可单独完成水平与竖向的静载实验，也可完成水平与竖向荷载共同作用的静载实验；在进行水平方向的静动力加载时，可模拟实际工程中上部结构产生的竖向荷载。本实用新型专利技术为冻土环境中桩基础的承载特性研究提供良好的基础。

【技术实现步骤摘要】
一种冻土环境中粧基模型试验装置
本技术涉及桩基模拟装置
，特别涉及一种冻土环境中桩基模型试验>J-U ρ?α装直。
技术介绍
目前对于冻土环境中基桩的荷载传递机理、破坏性状、承载能力以及内力和位移的分析研究大都局限于竖向或水平荷载单独作用下，在实际工程中基桩单纯承受竖向或横向荷载作用的情况很少，往往在承受轴向荷载的同时，还承受有水平荷载的作用。当水平荷载和竖向荷载共同作用于基桩时，水平荷载将使桩身产生较大的弯矩并发生挠曲变形。目前对冻土环境中桩基的试验研究，采用现场试验的方法通常不易实现，且操作程序复杂，代价较大，多采用室内试验的研究方法。冻土环境中桩-土动力相互作用是一个亟须研究的课题，但由于受各种条件的限制，缺乏足够的现场数据，制约了该方向相关理论的研究，因此室内模型试验变得尤为重要。 中国期刊文件《岩土力学》第33卷第2期中《冻融条件下模型桩基水平动力试验研究》一文中，公布了一种桩动力试验装置，该动力试验装置包括加载框架、土箱和制冷系统，土箱内装有土体，制冷系统用于调节土体的温度而得到冻土，土箱内插装有竖直设置的模型桩，加载框架上装配有一个用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构的轴线沿加载方向延伸，且与模型桩的轴线垂直相交，水平加载机构包括加载轴，加载轴用于直接向模型桩传递水平振动载荷，但是，该装置只能对模型桩进行水平单向振动研究，与实际工况相差较远。现有的桩动力试验装置，通常只单独包括竖向加载机构或水平加载机构，这样是因为当同时包括竖向加载机构和水平加载机构时，当模型桩发生水平位移时，竖向加载机构不能随模型桩水平移动，竖向加载机构会与模型桩分离而不能对模型桩施加竖向作用力。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种冻土环境中桩基模型试验装置，以提高试验装置模拟桩基实际工况的相似度。为了实现上述目的，本技术采用如下方案:一种冻土环境中桩基模型试验装置，包括用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构具有沿加载方向延伸的轴线，还包括用于向模型桩施加竖向加载力的竖向加载机构，所述水平加载机构有一个或两个以上，所述竖向加载机构设在用于补偿模型桩的水平位移的行走机构上。所述水平加载机构包括加载弹簧，加载弹簧的轴线与其所属水平加载机构的轴线共线。水平加载机构还包括加载轴和与加载轴传动连接的往复驱动机构，加载弹簧设在加载轴与往复驱动机构之间或用于设置在加载轴与模型桩之间。往复驱动机构包括旋转轴和止旋装配在旋转轴上的输出轮，输出轮具有用于顶压驱动相应加载轴的外周面。输出轮包括轮芯和套在轮芯上的减摩轴承，输出轮的外周面由减摩轴承的外周面构成。所述水平加载机构的数量为一个。所述竖向加载机构包括可上下移动的螺旋千斤顶。所述行走机构包括导轨和滑动导向装配于导轨上的滑块结构，滑块结构与竖向加载机构相连，导轨的轴线与水平加载机构的轴线平行。所述导轨为反力梁，滑块结构包括找正箱，找正箱上开设有供反力梁通过的让位结构，找正箱内设有滚杆，滚杆的轴线沿反力梁的宽度方向延伸，反力梁的下侧具有与滚杆滚动配合的上配合面，找正箱的上部设有上部轴承，上部轴承的轴线沿反力梁的宽度方向延伸，反力梁的下侧具有与上部轴承滚动导向配合的下配合面，找正箱通过上部轴承悬挂在反力梁上。所述找正箱上设有用于限制找正箱向反力梁两侧移动的限位轴承，限位轴承的轴线上下延伸，限位轴承设于反力梁的两侧面且与反力梁滚动配合。本技术的有益效果:本技术的冻土环境中桩基模型试验装置能够在模拟冻土环境中桩基受力工况，且与实际工况的相似度高，不仅可单独完成水平与竖向的静载实验，也可完成水平与竖向荷载共同作用的静载实验；在进行水平方向的静动力加载时，可模拟实际工程中上部结构产生的竖向荷载。本技术为冻土环境中桩基础的承载特性研究提供良好的基础。进一步的，由于水平加载机构包括加载弹簧，因此通过改变加载弹簧的刚性系数可以实现加载的振动载荷幅值的改变。进一步的，减摩轴承与加载轴之间的摩擦力小，能够保证在振动过程中减摩轴承与加载轴稳定接触并传递载荷。进一步的，行走机构包括导轨和滑块，其工作原理和结构简单，便于加工。进一步的，限位轴承可限制找正箱向反力梁两侧移动，即可避免找正箱发生侧移，进而能避免竖向加载机构发生侧移，提高了试验精度。【附图说明】图1是本技术的冻土环境中桩基模型试验装置的实施例1的主视图；图2是本技术的冻土环境中桩基模型试验装置的实施例1的后视图；图3是本技术的冻土环境中桩基模型试验装置的实施例1的左视图(带剖视)；图4是本技术的冻土环境中桩基模型试验装置的实施例1的俯视图；图5是制冷系统的结构示意图；图6是竖向加载机构的主视图；图7是竖向加载机构的左视图；图8是行走机构的横剖视图；图9是行走机构的纵剖视图；图10是行走机构的俯视图；图11是水平荷载加载机构的结构示意图；图12是轴向支座与底座的连接结构示意图；图13是底座的结构示意图。【具体实施方式】本技术的冻土环境中桩基模型试验装置的实施例1，如图1-13所示:该冻土环境中桩基模型试验装置包括土箱1、加载框架2、模型桩3、水平加载机构4、竖向加载机构101、冷却系统102和行走机构103。土箱I为正方体结构，土箱I内充装有土体11。模型桩3上下延伸，模型桩3设有土箱I内，模型桩3位于土箱I的中心位置处，模型桩3的下部埋于土箱I中而被土箱I中的土体固定，模型桩3的上部从土箱I内的土体中伸出，模型桩的上端的周面上设有位移传感器104，位移传感器104用于测试模型桩的水平位移和竖直位移。加载框架固设于土箱的外周。加载框架2为钢制材料。水平加载机构4和竖向加载机构101装配于加载框架2上。水平加载机构4用于向模型桩施加水平加载力，水平加载机构4具有沿加载方向延伸的轴线。水平加载机构4的轴线与模型桩3的轴线呈垂直设置。水平加载机构的数量为一个。在本实施例中，水平加载机构的轴线左右延伸。水平加载机构4均包括加载弹簧5、加载轴6和往复驱动机构。加载弹簧5的轴线与其所属水平加载机构的轴线共线。往复驱动机构与加载轴6传动连接，加载弹簧5设在加载轴6与模型桩3之间。加载弹簧5上靠近往复驱动机构的一侧的端部设有卡环7。卡环7固设于加载轴6上，加载弹簧5的一端为固定端、另一端为自由端，加载弹簧的固定端通过卡环7固定装配在加载轴6上,加载弹簧5的自由端朝向模型桩3。通过卡环7可以限制加载弹簧5的固定端朝向往复驱动机构一侧移动。将加载弹簧朝向模型桩一侧的运动定义为正向移动，将加载弹簧远离模型桩一侧的运动定义为反向移动。在本实施例中，通过卡环7可以限制加载弹簧5的方向移动。往复驱动机构包括旋转轴81和止旋装配在旋转轴81上的输出轮82，输出轮81具有用于顶压驱动相应加载轴6的外周面。在本实施例中，输出轮82包括轮芯821和套在轮芯821上的减摩轴承822，输出轮82的外周面由减摩轴承822的外周面构成。该轮芯821为偏心轮，在使用时，通过更换不同大小的偏心轮的方法，可实现不同的偏心距，从而可改变输入荷载的大小。在其它实施例中，输出轮还可以不包括减摩轴承，输出轮的外周面由轮芯的外周面构成。在本实施例中，旋转轴81为电机轴，旋转轴81上连接有用于驱动旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冻土环境中桩基模型试验装置，包括用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构具有沿加载方向延伸的轴线，其特征在于：还包括用于向模型桩施加竖向加载力的竖向加载机构，所述水平加载机构有一个或两个以上，所述竖向加载机构设在用于补偿模型桩的水平位移的行走机构上。

【技术特征摘要】
1.一种冻土环境中桩基模型试验装置，包括用于向模型桩施加水平加载力的水平加载机构，水平加载机构具有沿加载方向延伸的轴线，其特征在于:还包括用于向模型桩施加竖向加载力的竖向加载机构，所述水平加载机构有一个或两个以上，所述竖向加载机构设在用于补偿模型桩的水平位移的行走机构上。2.根据权利要求1所述的冻土环境中桩基模型试验装置，其特征在于:所述水平加载机构包括加载弹簧，加载弹簧的轴线与其所属水平加载机构的轴线共线。3.根据权利要求2所述的冻土环境中桩基模型试验装置，其特征在于:水平加载机构还包括加载轴和与加载轴传动连接的往复驱动机构，加载弹簧设在加载轴与往复驱动机构之间或用于设置在加载轴与模型桩之间。4.根据权利要求3所述的冻土环境中桩基模型试验装置，其特征在于:往复驱动机构包括旋转轴和止旋装配在旋转轴上的输出轮，输出轮具有用于顶压驱动相应加载轴的外周面。5.根据权利要求4所述的冻土环境中桩基模型试验装置，其特征在于:输出轮包括轮芯和套在轮芯上的减摩轴承，输出轮的外周面由减摩轴承的外周面构成。6.根据权利要求1所述的冻土环...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕冰，高笑娟，王丹，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：河南;41