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原文传递单桩竖向动静荷载的加载试验装置及方法

专利名称：	单桩竖向动静荷载的加载试验装置及方法
摘要：	本发明提供了一种单桩竖向动静荷载的加载试验装置及方法，该装置包括支撑组件、加载控制系统以及数据采集系统；支撑组件包括模型箱、加载框架以及反力框架，加载框架设置于模型箱的上部，反力框架设置于模型箱的外围，加载框架的下部与反力框架的上部连接；加载控制系统包括伺服电动缸、伺服驱动器、PLC控制器以及上位机PC，伺服电动缸安装在加载框架上，伺服电动缸、伺服驱动器、PLC控制器以及上位机PC依次电连接；数据采集系统包括位移传感器、土压力盒、应变片和应变仪，位移传感器安装在加载框架上，土压力盒埋置于单桩下方，应变片具有多个且粘贴于单桩内部。本发明可以真实地模拟公路、铁路桥梁桩基础基桩在竖向动静组合荷载作用下的受力特性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中铁第四勘察设计院集团有限公司
发明人：	陈耀春;王新国;吴文兵;姚赵田;余兴胜;李波;柏华军;秦寰宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201911020734.5
公开号：	CN110629812A
代理机构：	北京汇泽知识产权代理有限公司
代理人：	秦曼妮
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	430063 湖北省武汉市武昌杨园和平大道745号
主权项：	1.一种单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：包括支撑组件、加载控制系统以及数据采集系统；所述支撑组件包括模型箱、加载框架以及反力框架，所述模型箱的上部具有开口，加载试验的单桩埋置在所述模型箱中心，所述加载框架设置于所述模型箱的上部，所述反力框架设置于所述模型箱的外围，所述加载框架的下部与所述反力框架的上部连接；所述加载控制系统包括伺服电动缸、伺服驱动器、PLC控制器以及上位机PC，所述伺服电动缸安装在所述加载框架上且位于所述单桩的正上方，所述伺服驱动器与所述伺服电动缸及所述PLC控制器电连接，所述上位机PC与所述PLC控制器电连接；所述上位机PC用于对PLC控制器进行编程以输入用于模拟所需荷载的静态波、不同形式的正弦波或者静态波与正弦波的叠加波的波形与频率，所述伺服驱动器用于在接收到PLC控制器的相关指令后驱动伺服电动缸给单桩施加相应的竖向荷载；所述数据采集系统包括位移传感器、土压力盒、应变片和应变仪，所述位移传感器安装在所述加载框架上，所述位移传感器的指针垂直朝下并与设置于所述单桩顶部的加载板触接，所述土压力盒埋置于所述单桩下方，所述应变片具有多个且均粘贴于所述单桩内部，各所述应变片均与所述应变仪连接，所述位移传感器、所述土压力盒以及所述应变仪均与数据处理计算机连接。 2.如权利要求1所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：所述加载控制系统还包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述伺服电动缸的活塞杆前端，所述压力传感器与所述伺服驱动器电连接，所述压力传感器用于测量实际施加到单桩桩顶的荷载信号并反馈给伺服驱动器，所述伺服驱动器根据压力传感器反馈的信号调节伺服电动缸施加给单桩的竖向荷载。 3.如权利要求1所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：还包括移动装置，所述移动装置包括移动框架以及安装在所述移动框架上的电机，所述电机通过钢缆线与所述加载框架连接。 4.如权利要求3所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：所述模型箱底部与所述移动框架底部齐平且均设置有承重的万向轮。 5.如权利要求1所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：所述加载框架呈伞形，所述加载框架的下部与所述反力框架的上部可拆卸连接。 6.如权利要求5所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：所述加载框架的下部与所述反力框架的上部设置有相对应的多对圆孔，多个螺栓分别穿过所述多对圆孔并通过螺母锁紧固定。 7.如权利要求1所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：所述伺服驱动器、所述PLC控制器以及所述伺服电动缸的电源装置均安装于电柜箱中，所述电柜箱放置于所述模型箱周围。 8.如权利要求1所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置，其特征在于：所述上位机PC具有触摸屏，其设置有开关设置单元、速度设置单元、加载量设置单元以及维持时间设置单元，所述开关设置单元、所述速度设置单元、所述加载量设置单元、所述维持时间设置单元分别用于设置开关、速度、加载量、维持时间。 9.一种如权利要求1-8任一所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置的加载试验方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过上位机PC对PLC控制器进行编程，以输入用于模拟所需荷载的静态波、不同形式的正弦波、静态波与正弦波的叠加波的波形与频率；（2）伺服驱动器接收到PLC控制器的相关指令后驱动伺服电动缸给单桩施加相应的竖向荷载；（3）压力传感器测量实际施加到单桩桩顶的荷载信号并反馈给伺服驱动器，伺服驱动器根据压力传感器反馈的信号调节伺服电动缸施加给单桩的竖向荷载；（4）加载试验过程中，位移传感器、土压力盒以及应变仪实时采集相应的数据并传递给数据处理计算机。 10.如权利要求9所述的单桩竖向动静荷载的加载试验装置的加载试验方法，其特征在于，还包括：在上位机PC的触摸屏上设置开关、速度、加载量、维持时间。
所属类别：	发明专利