一種管樁豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置及模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種管樁豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置及其模擬方法，加載系統(tǒng)用螺栓固定在反力架上，推拉電動(dòng)機(jī)固定在反力架上，推拉桿連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋將拉壓傳感器和推拉桿連接，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備上；推拉桿通過(guò)反力架上的預(yù)留孔與加載系統(tǒng)連接；模型樁上端通過(guò)連接套管連接在推拉桿的下方；模型樁穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔，定位板通過(guò)連接鈕扣固定在支架上，固定在模型樁樁頂通過(guò)連接套管連接在推拉桿的下方，反力架上的預(yù)留孔與穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔在同一鉛垂線上；模型樁下端穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔伸入模型箱內(nèi)?？梢蕴岣咴囼?yàn)精度，可以通過(guò)可視化裝置直觀的觀察到試驗(yàn)過(guò)程中樁與土的變化。
【專利說(shuō)明】一種管樁豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置及模擬方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于試驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，本 發(fā)明還涉及該管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的模擬方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 管粧豎向靜載是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括豎向抗壓和豎向抗拔。室內(nèi)模型試驗(yàn)是一 種研宄管粧靜載的有效手段，可以通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)的方法研宄其機(jī)理。目前，管粧豎向靜 載試驗(yàn)多為現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，室內(nèi)模擬試驗(yàn)應(yīng)用還是很少，室內(nèi)靜載模擬試驗(yàn)在抗拔方面的 研宄更為少見(jiàn)，而且室內(nèi)模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置及模擬方法還很不成熟?，F(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?有用磚塊、水泥和砂漿砌成的矩形容器。該方法施工簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)而且造價(jià)較低，但是此 模型箱不可移動(dòng)并且不便于觀察試驗(yàn)過(guò)程中粧與土的變化?，F(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖溥€有用角鋼 和鋼板焊接而成的，該模型箱與用磚塊、水泥和砂漿砌成的矩形容器相比有一定的優(yōu)點(diǎn)，該 模型箱便于移動(dòng)，便于試驗(yàn)過(guò)程中的移動(dòng)需要，但是此模型箱仍然不便于觀察試驗(yàn)過(guò)程中 粧與土的變化。現(xiàn)有的加載裝置也是各有不同，有采用特制螺桿，以人工勻速旋轉(zhuǎn)施加粧頂 荷載的試驗(yàn)加載裝置，該加載裝置螺桿旋轉(zhuǎn)可能產(chǎn)生扭矩，對(duì)試驗(yàn)的干擾比較大，從而導(dǎo)致 試驗(yàn)的控制精度降低。現(xiàn)有的加載裝置也有用伺服電機(jī)加載的，該裝置人為干擾的影響相 對(duì)較小，相對(duì)采用特制螺桿加載的裝置試驗(yàn)的控制精度有了大幅提高，但是此加載方式不 能很好的模擬現(xiàn)實(shí)中的管粧豎向靜載試驗(yàn)。
[0003] 綜上可知，現(xiàn)有的管粧室內(nèi)模擬裝置及模擬方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以選擇一種更優(yōu) 的管粧室內(nèi)模擬裝置及模擬方法對(duì)試驗(yàn)的精度控制很關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視 化模擬裝置，可以很好的模擬現(xiàn)實(shí)中的管粧豎向靜載試驗(yàn)，不僅可以模擬豎向抗壓試驗(yàn)，還 可以模擬豎向抗拔試驗(yàn)，提高試驗(yàn)精度，可以恒力和均勻加載，可以自由調(diào)節(jié)，方便壓?jiǎn)位?和群粧。更重要的一點(diǎn)是，可以通過(guò)可視化裝置很直觀的觀察到試驗(yàn)過(guò)程中粧與土的變化。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供該管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的模擬方法。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，加載系統(tǒng) 用螺栓固定在反力架上，加載系統(tǒng)包括推拉電動(dòng)機(jī)、拉壓傳感器和推拉桿；推拉電動(dòng)機(jī)固定 在反力架上，推拉桿連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋將拉壓傳感器 和推拉桿連接，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備上；推拉桿通過(guò)反力架上的預(yù)留 孔與加載系統(tǒng)連接；模型粧上端通過(guò)連接套管連接在推拉桿的下方，連接套管中部為薄鋼 板，上部為與推拉桿匹配的圓形鋼管，下部為與模型粧匹配的半圓形鋼管；模型粧穿過(guò)定位 板上的預(yù)留孔，定位板通過(guò)連接鈕扣固定在支架上，固定在模型粧粧頂通過(guò)連接套管連接 在推拉桿的下方，反力架上的預(yù)留孔與穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔在同一鉛垂線上；模型粧下 端穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔伸入模型箱內(nèi)。
[0007] 本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的模擬 方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置，將模型粧壓到所需做靜載試驗(yàn)的位置；
[0009] 步驟2,試驗(yàn)加載的位移通過(guò)加載系統(tǒng)控制，粧頂位移具體是通過(guò)控制加載系統(tǒng)里 的推拉電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制，推拉電動(dòng)機(jī)內(nèi)置有計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器可以記錄累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，精 確記錄推拉桿的位移，整個(gè)過(guò)程由預(yù)編程序來(lái)控制操作；
[0010] 步驟3,加載系統(tǒng)里有一個(gè)拉壓傳感器，可以測(cè)出豎向抗壓靜載時(shí)的粧頂荷載大小 及豎向抗拔時(shí)的所施加的抗拔力大??；
[0011] 步驟4,可以通過(guò)粧頂荷載大小和粧頂位移量繪出P-S曲線；
[0012] 當(dāng)粧身荷載逐級(jí)施加于粧頂時(shí)，粧身受到壓縮而產(chǎn)生向下的位移，通過(guò)粧身各斷 面處軸力可以計(jì)算出第i斷面至第i+1斷面間粧身側(cè)摩阻力，具體計(jì)算如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，加載系統(tǒng)（8)用螺栓固定在 反力架（9)上，加載系統(tǒng)（8)包括推拉電動(dòng)機(jī)、拉壓傳感器和推拉桿（7);推拉電動(dòng)機(jī)固定 在反力架（9)上，推拉桿（7)連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿（7)中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋將 拉壓傳感器和推拉桿（7)連接，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備（13)上；推拉桿 (7)通過(guò)反力架（9)上的預(yù)留孔（5)與加載系統(tǒng)（8)連接；模型粧（3)上端通過(guò)連接套管 (6)連接在推拉桿（7)的下方，連接套管（6)中部為薄鋼板（61)，上部為與推拉桿（7)匹 配的圓形鋼管（62)，下部為與模型粧（3)匹配的半圓形鋼管（63);模型粧（3)穿過(guò)定位板 (10)上的預(yù)留孔（5)，定位板（10)通過(guò)連接鈕扣（12)固定在支架（11)上，固定在模型粧 (3)粧頂通過(guò)連接套管（6)連接在推拉桿（7)的下方，反力架（9)上的預(yù)留孔（5)與穿過(guò)定 位板（10)上的預(yù)留孔（5)在同一鉛垂線上；模型粧（3)下端穿過(guò)定位板（10)上的預(yù)留孔 (5)伸入模型箱⑴內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型箱⑴其中一個(gè)相鄰兩面為鋼化玻璃（19)，另外一個(gè)相鄰兩面和底面為鋼板（17)，在 模型箱側(cè)面為鋼化玻璃的中間部位裝有由角鋼和螺栓連接的橫肋（18)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型粧（3)上等間隔的貼有電阻式應(yīng)變片，電阻式應(yīng)變片用導(dǎo)線連接在靜態(tài)應(yīng)變儀（14) 上，靜態(tài)應(yīng)變儀（14)連接在電腦（16)上，模型箱（1)裝有鋼化玻璃（19)的一側(cè)設(shè)置高清 數(shù)碼相機(jī)（15)，然后把高清數(shù)碼相機(jī)（15)連接在電腦（16)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型箱（1)的底部安裝四個(gè)定向滑輪（2)，定向滑輪（2)上安裝一個(gè)卡子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 四個(gè)支架（11)用支架固定鈕扣（4)固定在地面滑槽上。
6. -種如權(quán)利要求1所述的管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的模擬方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟1，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置，將模型粧壓到所需做靜載試驗(yàn)的位置； 步驟2,試驗(yàn)加載的位移通過(guò)加載系統(tǒng)控制，粧頂位移具體是通過(guò)控制加載系統(tǒng)里的推 拉電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制，推拉電動(dòng)機(jī)內(nèi)置有計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器記錄累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，精確記錄推 拉桿的位移，整個(gè)過(guò)程由預(yù)編程序來(lái)控制操作； 步驟3,加載系統(tǒng)里有一個(gè)拉壓傳感器，測(cè)出豎向抗壓靜載時(shí)的粧頂荷載大小及豎向抗 拔時(shí)的所施加的抗拔力大??； 步驟4,通過(guò)粧頂荷載大小和粧頂位移量繪出P-S曲線； 當(dāng)粧身荷載逐級(jí)施加于粧頂時(shí)，粧身受到壓縮而產(chǎn)生向下的位移，通過(guò)粧身各斷面處 軸力計(jì)算出第i斷面至第i+Ι斷面間粧身側(cè)摩阻力，具體計(jì)算如下：
式中：qs (i，i+Ι)--第i斷面至第i+Ι斷面間粧身側(cè)摩阻力 Qi-粧身各斷面處軸力 Asi-第i斷面至第i+Ι斷面間粧側(cè)表面積 各斷面處的粧身軸力Qi: Qi = E PAp ε j 式中： Ep-粧身彈性模量； Ap 一粧身截面積。
【文檔編號(hào)】G01N19/00GK104515734SQ201410779745
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】王家全, 朱慶盛, 周岳富, 黃柳云 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)