[發明專利]模擬筏板基礎筏板受六個方向荷載作用的試驗裝置

有效

• 申請號: 201210593959.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103031861A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 黃茂松;木林隆;凌巧龍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種模型加載試驗裝置，尤其是涉及一種模擬筏板基礎筏板受六個方向荷載作用的試驗裝置。

背景技術

近幾十年來，世界經濟飛速增長，科技革新不斷推進社會發展，在土木建筑領域表現尤為突出。目前，大量高層建筑在全球不斷興建，無論從建筑高度、建筑復雜程度還是建筑功能上，都已經進入了一個新的發展時期和階段。

改革開放至今，我國的高層建筑也得到了迅猛的發展。出于保護耕地的目的，我國對建設用地進行嚴格限制，可以利用的建設面積越來越小，從而促使了高層建筑的發展。高層建筑體型龐大，荷載較高，而大部分地區的地基承載力并不能滿足如此巨大的荷載。由于上部結構荷載很高、相鄰基礎影響較大、荷載分布形式復雜，因此對地基基礎提出了更加嚴格的要求。在軟土地區，采用常規基礎絕大多數建筑物都會沉降較大。對于量大面廣的高層建筑，合理選用基礎方案，要求不僅要滿足技術可行性，而且要充分考慮施工難度和經濟條件。

一般認為，樁筏基礎整體性能較好，具有很大的剛度，其豎向承載能力和調整不均勻沉降的作用十分顯著，在高層建筑地基基礎方案的工程設計中往往被大量選用。樁筏基礎和上部結構作用協調性高，使得結構能夠承受較大的風荷載，地震時能夠抵抗更大的水平力，具有不可比擬的優點，在軟土和地震設防等級高的地區應用前景十分廣闊。

現階段，上層結構物的形式越來越復雜，建筑物周邊的環境越來越復雜，樁筏基礎往往承受多向耦合荷載的作用，單單考慮豎向荷載的作用而進行筏板基礎的設計是不合理的。針對豎向、水平向以及彎矩荷載耦合作用下的樁筏基礎，橫山幸滿(1981)指出簡單的應力疊加原理并不適合。因此現階段樁筏基礎的設計面臨兩個新的問題：(1)多向耦合荷載對裝筏基礎變形的影響。(2)多向耦合荷載對樁筏基礎承載力的影響。為彌補理論分析的局限性，對于重要工程，需要結合室內模型試驗進行分析，其中的關鍵技術是如何模擬基礎受多向耦合荷載的作用，而目前尚未發現有關該問題的報道。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠模擬多種荷載組合加載工況、模擬精度高的模擬筏板基礎筏板受六個方向荷載作用的試驗裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種模擬筏板基礎筏板受六個方向荷載作用的試驗裝置，包括：

模型槽，該模型槽中裝有土體；

筏板基礎，該筏板基礎埋設在模型槽的土體內；

支撐柱，該支撐柱安裝于模型槽上；

水平導軌，該水平導軌安裝于支撐柱上；

橫梁，該橫梁設在水平導軌上；

豎向導軌，該豎向導軌與橫梁連接；

四棱臺加載框架，該加載四棱臺框架連接于豎向導軌上；

豎向加載模塊，該豎向加載模塊連接在四棱臺加載框架上，并與筏板基礎連接，對筏板基礎施加豎向載荷；

水平加載模塊，該水平加載模塊連接在四棱臺加載框架上，并與筏板基礎連接，對筏板基礎施加水平載荷。

所述的支撐柱設有四個，分別焊接在模型槽的四角上，每兩個支撐柱間焊接一個水平導軌。

所述的橫梁端部設有滑輪，橫梁通過該滑輪可滑動地連接在水平導軌上。

所述的豎向導軌上設有多個螺栓孔，豎向導軌通過螺栓孔可調整地與橫梁連接。

所述的四棱臺加載框架包括頂面四邊形和底面四邊形，頂面四邊形的四角和底面四邊形的四角通過斜棱連接，頂面四邊形與豎向導軌連接。

所述的豎向加載模塊包括四組豎向加載組件，四組豎向加載組件對稱設置在頂面四邊形的兩條對邊上。

所述的豎向加載組件包括豎向加載作動器和豎向加載桿，所述的豎向加載作動器與頂面四邊形連接，所述的豎向加載桿的一端連接豎向加載作動器，另一端通過螺栓連接筏板基礎，豎向加載作動器帶動豎向加載桿對筏板基礎施加豎向載荷。

所述的水平加載模塊包括四組水平加載組件，每兩組水平加載組件連接在底面四邊形的一組對邊上，其中兩組水平加載組件對筏板基礎施加水平X方向載荷，另外兩組水平加載組件對筏板基礎施加水平Y方向載荷。

所述的水平加載組件包括兩個水平加載作動器和水平加載桿，水平加載桿分別連接兩個水平加載作動器。

所述的水平加載桿包括主桿、兩個連接桿和兩個副桿，所述的主桿兩端分別連接水平加載作動器，所述的兩個連接桿設在主桿的兩端，所述的副桿的一端與連接桿連接，另一端與筏板基礎連接，兩個副桿間距離可調，夾緊筏板基礎。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：