[發(fā)明專利]一種對(duì)傾斜模型樁基進(jìn)行糾偏的試驗(yàn)糾偏裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711275536.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN108149720B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀瑞;朱濤;馬博;張繼生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D33/00
• 分類號(hào): E02D33/00;E02D35/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開了一種對(duì)傾斜模型樁基進(jìn)行糾偏的試驗(yàn)糾偏裝置及方法，其裝置包括試驗(yàn)箱、拉力裝置、橫向循環(huán)荷載加載裝置和縱向循環(huán)荷載加載裝置；拉力裝置為模型樁基提供根據(jù)模型樁基轉(zhuǎn)角大小自動(dòng)調(diào)節(jié)的糾偏力，橫向循環(huán)荷載加載裝置用于對(duì)模型樁基施加橫向循環(huán)荷載；縱向循環(huán)荷載加載裝置在模型樁基傾斜垂向施加循環(huán)荷載。本發(fā)明為海上樁基模型在長(zhǎng)期循環(huán)荷載下產(chǎn)生的傾斜提供糾偏方法，即通過分別施加橫向和縱向的水平循環(huán)荷載弱化樁土之間作用，同時(shí)施加糾偏力對(duì)模型樁基進(jìn)行糾偏。試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法可以測(cè)得施加長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)荷載及糾偏力后模型樁基傾角的變化，從而考察循環(huán)荷載對(duì)模型樁基進(jìn)行糾偏的方法的可行性和科學(xué)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)傾斜模型樁基進(jìn)行糾偏的試驗(yàn)糾偏裝置及方法。

背景技術(shù)

大直徑單樁基礎(chǔ)是目前海上風(fēng)機(jī)最成熟的一種基礎(chǔ)形式，一般適用于水深在20~30m的淺水海域，插入土中20~35m。

海上風(fēng)機(jī)所面臨的海洋環(huán)境極其惡劣，風(fēng)機(jī)受到永不停息的風(fēng)力、波浪力及水流力等等，這些側(cè)向循環(huán)荷載傳遞至樁基礎(chǔ)將造成永久側(cè)向變形。當(dāng)樁身轉(zhuǎn)角超過0.5°，就可能導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法正常運(yùn)作。而樁基在側(cè)向荷載下的累計(jì)變形存在很大的未知性，給樁基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)增加了很大的難度。

海上風(fēng)機(jī)安裝所處的海洋環(huán)境同樣十分復(fù)雜，安裝時(shí)受到風(fēng)、浪、流和潮汐等因素影響，而且海床土壤一般比較松軟，打樁很容易發(fā)生傾斜。

當(dāng)單樁基礎(chǔ)樁身傾斜角度超過0.5°，就可能導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法正常運(yùn)作，此時(shí)如果直接將風(fēng)機(jī)報(bào)廢會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須提出可靠地方法將樁身適時(shí)地進(jìn)行糾偏，從而提高風(fēng)機(jī)的服役壽命，增加經(jīng)濟(jì)效益。

在我國(guó)建設(shè)單樁式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，面臨著復(fù)雜的海洋地質(zhì)環(huán)境。在福建海域海床表層主要為海積堆積的淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、砂等，下伏為花崗巖風(fēng)化層，通常在樁基的底部已經(jīng)接近海底巖基層。因此有必要在試驗(yàn)中有效地模擬真實(shí)的海洋地質(zhì)環(huán)境，包括模擬海床的試驗(yàn)砂土、模擬海水的試驗(yàn)水和模擬巖基的混凝土層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于，就目前海上風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)在安裝過程中和風(fēng)、浪、流等長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下易發(fā)生側(cè)向位移的缺陷，提出通過施加循環(huán)荷載對(duì)傾斜樁基進(jìn)行糾偏的糾偏方法，并提供對(duì)該方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的試驗(yàn)裝置及方法，特別適用于海上風(fēng)機(jī)傾斜樁基的糾偏試驗(yàn)研究。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、制作容易、安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)的一種對(duì)傾斜模型樁基進(jìn)行糾偏的試驗(yàn)糾偏裝置，可模擬樁基基礎(chǔ)所處的復(fù)雜環(huán)境，并精確獲得傾斜樁基在糾偏力和不同方向的循環(huán)荷載作用下的糾偏效果，以論證通過外加的橫向循環(huán)荷載、縱向循環(huán)荷載對(duì)樁土進(jìn)行弱化作用后，糾偏力對(duì)傾斜樁基進(jìn)行糾偏的可行性和科學(xué)性，并對(duì)實(shí)際工程中的樁基糾偏提供指導(dǎo)，極具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供模擬環(huán)境可變、響應(yīng)快速、測(cè)量精確、測(cè)量結(jié)果有效的一種對(duì)傾斜模型樁基進(jìn)行糾偏的試驗(yàn)方法，通過加載試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集和對(duì)比分析，可獲得在不同循環(huán)次數(shù)和不同糾偏荷載下的模型樁基傾斜角度的變化規(guī)律。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種對(duì)傾斜模型樁基進(jìn)行糾偏的試驗(yàn)糾偏裝置，包括頂面開口的中空試驗(yàn)箱、拉力裝置、橫向循環(huán)荷載加載裝置、縱向循環(huán)荷載加載裝置、設(shè)于試驗(yàn)箱內(nèi)的模型樁基以及數(shù)據(jù)采集裝置；

所述試驗(yàn)箱內(nèi)從下到上依次填有用于模擬巖基的混凝土、模擬海床的試驗(yàn)土和用于模擬海水的試驗(yàn)水；

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括采集儀、計(jì)算機(jī)和位移傳感元件，采集儀和計(jì)算機(jī)相連，位移傳感元件與采集儀相連，所述位移傳感元件設(shè)置在所述模型樁基一側(cè)；

拉力裝置為模型樁基提供水平糾偏恒載，所述拉力裝置通過柔索二連接在模型樁基的與傾斜方向相反的一側(cè)上，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述位移傳感元件測(cè)量的位移計(jì)算得出的模型樁基轉(zhuǎn)角變化來調(diào)整拉力裝置提供的水平糾偏恒載大小；