樁箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種樁箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置，包括模型箱(2)，模型箱(2)內盛有粉砂(3上面覆以砂石墊層(4)，之上放置沉箱(5)，還包括多根位于沉箱(5)下方的試驗樁(6)，還包括水平置于沉箱(5)上部的豎向反力梁(11)，和千斤頂(12)；還包括豎直置于沉箱(5)一側的水平反力梁(13)，在水平反力梁(13)與沉箱(4)之間設有液壓伺服器(14)；在所述液壓伺服器(14)的端部設有拉壓傳感器(15)，在每根試驗樁(6)上貼有多個應變片(16)，在沉箱(5)側壁設有位移計(17)。本發明的試驗裝置，能直觀形象地觀察和研究樁箱基礎在水平循環荷載下的剪切變形和破壞機理，且結構簡單。
【專利說明】
樁箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置
技術領域
[0001]本發明屬于粧箱基礎試驗裝置技術領域，特別是一種能直觀形象地觀察和研究粧箱基礎在水平循環荷載下的剪切變形和破壞機理，且結構簡單的粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置。
【背景技術】
[0002]沉箱是深水基礎的重要形式之一。將沉箱基礎與粧基礎進行組合形成復合基礎-砂石墊層粧箱基礎，可有效地解決深水橋梁對基礎承載力要求較高的問題。
[0003]但是，深水基礎工程長期受地震、波浪等具有明顯周期性的循環荷載的作用，會產生水平循環累積位移，導致基礎傾斜，甚至傾覆，影響整個結構的服役。因此，對粧箱基礎在水平循環荷載下的剪切變形研究重大。
[0004]現有技術尚未發現有直接關于粧箱基礎水平荷載試驗裝置，但有其他類型水平荷載試驗裝置，如文獻“村鎮建筑簡易消能減震技術抗震性能研究.卜長明.[D].重慶:重慶大學，2012.”設計了水平剪切試驗裝置對砌體房屋墻體進行了低周反復加載試驗所述，包括豎向和水平向反力梁、加載梁、水平液壓千斤頂及力傳感器、位移計、圈梁、地梁。
[0005]其缺點是:不能直觀形象地觀察和研究土工模型箱內粧箱基礎在水平循環荷載下的剪切變形和破壞機理，且結構復雜。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置，能直觀形象地觀察和研究粧箱基礎在水平循環荷載下的剪切變形和破壞機理，且結構簡單。
[0007]實現本發明目的的技術解決方案為:
[0008]—種粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置，包括固定于地面的模型箱，所述模型箱上部開口，所述模型箱內盛有粉砂，粉砂上面覆以砂石墊層，所述砂石墊層之上放置沉箱，還包括多根試驗粧，所述試驗粧位于沉箱方，其下部插入粉砂中，上部伸入砂石墊層中，所述砂石墊層的厚度為試驗粧直徑的二倍，試驗粧伸入砂石墊層部分的長度與其直徑相等;還包括水平置于沉箱上部的豎向反力梁，所述豎向反力梁兩端與模型箱側壁固定連接，在豎向反力梁與沉箱之間設有用于向沉箱施加豎向荷載的千斤頂;還包括豎直置于沉箱一側的水平反力梁，所述水平反力梁下端固定在地面上，在水平反力梁與沉箱之間設有用于向沉箱施加水平循環荷載的液壓伺服器;在所述液壓伺服器的端部設有用于量測水平循環荷載的拉壓傳感器，在每根試驗粧上貼有多個應變片，在沉箱側壁設有位移計。
[0009]本發明與現有技術相比，其顯著優點為:
[0010]能直觀形象地觀察和研究粧箱基礎在水平循環荷載下的剪切變形和破壞機理，且結構簡單。模型箱采用透明鋼化玻璃制作，可直觀地觀測沉箱水平剪切過程，水平向液壓伺服器可對沉箱施加水平循環加載，更好地模擬粧箱基礎擬靜力地震動分析。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置的結構示意圖。
[0013]圖2為本發明粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置的俯視圖。
[0014]圖中，地面I，模型箱2，粉砂3，砂石墊層4，沉箱5，試驗粧6，豎向反力梁11，千斤頂12，水平反力梁13，液壓伺服器14，拉壓傳感器15，應變片16，位移計17，CXD高清攝像機18，高分辨率數碼相機19。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本發明粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置，
[0016]包括固定于地面I的模型箱2，所述模型箱2上部開口，所述模型箱2內盛有粉砂3，粉砂3上面覆以砂石墊層4，所述砂石墊層4之上放置沉箱5，還包括多根試驗粧6，所述試驗粧6位于沉箱5下方，其下部插入粉砂3中，上部伸入砂石墊層4中，所述砂石墊層4的厚度為試驗粧6直徑的二倍，試驗粧6伸入砂石墊層4部分的長度與其直徑相等；
[0017]還包括水平置于沉箱5上部的豎向反力梁11，所述豎向反力梁11兩端與模型箱I側壁固定連接，在豎向反力梁11與沉箱4之間設有用于向沉箱4施加豎向荷載的千斤頂12;
[0018]還包括豎直置于沉箱5—側的水平反力梁13，所述水平反力梁13下端固定在地面I上，在水平反力梁13與沉箱4之間設有用于向沉箱4施加水平循環荷載的液壓伺服器14;
[0019]在所述液壓伺服器14的端部設有用于量測水平循環荷載的拉壓傳感器15，在每根試驗粧6上貼有多個應變片16，在沉箱5側壁設有位移計17。
[0020]在模型箱I外設有用于對加載過程中的砂石墊層進行追蹤拍攝的CCD高清攝像機18和高分辨率數碼相機19。
[0021]所述模型箱2采用透明鋼化玻璃制成。
[0022]所述位移計17的表座固定在水平反力梁13上。以消除沉箱整體水平移動的影響。
[0023]所述應變片16成對粘貼在試驗粧6兩側。
[0024]本發明粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置的操作過程如下:
[0025](I)將粉砂采用落雨式裝入模型箱中，粉砂制樣到模型粧粧頂位置時，停止落砂，分層入槽后刮平并輕夯逐點夯實；
[0026](2)將模型粧預埋入粉砂中，粧身內壁對稱貼上應變片，在試驗槽內按預先設定的地點和深度定位;在模型粧粧頂鋪設砂石墊層制樣，并整平砂石墊層表面；
[0027](3)在砂石墊層上面布置沉箱和加載裝置，豎向采用千斤頂對沉箱頂部施加荷載，水平向采用液壓伺服器進行循環反復加載，在液壓伺服器端部安裝拉壓傳感器，用來量測水平循環荷載;位移計表座應固定在反力架上，以消除沉箱整體水平移動的影響；
[0028](4)水平荷載采用兩階段加載法，第一階段為荷載控制加載階段，荷載增量控制在較小范圍內；當沉箱水平位移達到5mm后，改用位移控制加載，并以5mm為位移增量加載，當位移量達到I OOmm時，試驗結束，每級荷載(位移)往復循環兩次；
[0029](5)(XD高清攝像機和高分辨率數碼相機分別架設于模型箱正面，透過鋼化玻璃對加載過程中的砂石墊層進行追蹤拍攝，利用圖像相關處理軟件分析試驗拍攝照片，對砂石墊層進行變形量測與解釋，分析出墊層顆粒的剪切帶，提取砂石墊層的水平破壞模式。
[0030]本發明從微觀方面來研究粧箱基礎下砂石墊層的剪切性能，利用數字照相量測技術，對砂石墊層數碼照片進行識別，分析出墊層顆粒的剪切帶，提取砂石墊層的水平破壞模式，為粧箱基礎下砂石墊層水平抗剪切特性提供理論基礎。
【主權項】
1.一種粧箱基礎水平循環荷載剪切變形試驗裝置，其特征在于: 包括固定于底板(I)的模型箱(2)，所述模型箱(2)上部開口，所述模型箱(2)內盛有粉砂(3)，粉砂(3)上面覆以砂石墊層(4)，所述砂石墊層(4)之上放置沉箱(5)，還包括多根試驗粧(6)，所述試驗粧(6)位于沉箱(5)下方，其下部插入粉砂(3)中，上部伸入砂石墊層(4)中，所述砂石墊層(4)的厚度為試驗粧(6)直徑的二倍，試驗粧(6)伸入砂石墊層(4)部分的長度與其直徑相等； 還包括水平置于沉箱(5)上部的豎向反力梁(11)，所述豎向反力梁(11)兩端與模型箱(2)側壁固定連接，在豎向反力梁(11)與沉箱(4)之間設有用于向沉箱(4)施加豎向荷載的千斤頂(12); 還包括豎直置于沉箱(5)—側的水平反力梁(13)，所述水平反力梁(13)下端固定在底板(I)上，在水平反力梁(13)與沉箱(4)之間設有用于向沉箱(4)施加水平循環荷載的液壓伺服器(14); 在所述液壓伺服器(14)的端部設有用于量測水平循環荷載的拉壓傳感器(15)，在每根試驗粧(6)上貼有多個應變片(16)，在沉箱(5)側壁設有位移計(17)。2.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:在模型箱(I)外設有用于對加載過程中的砂石墊層進行追蹤拍攝的CCD高清攝像機(18)和高分辨率數碼相機(19)。3.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述模型箱(2)采用透明鋼化玻璃制成。4.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述位移計(17)的表座固定在水平反力梁(13)上。5.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述應變片(16)成對粘貼在試驗粧(6)兩側。
【文檔編號】G01N3/36GK105842094SQ201610313127
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】朱小軍, 費康, 洪家寶, 孔偉陽, 李文帥, 許朝陽
【申請人】揚州大學