[發(fā)明專利]一種水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載試驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910864005.1
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110487655A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設計）人: 楊文東;呂顯先;張如林;張連震;程旭東
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及巖土工程領域，具體地，涉及一種水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載裝置，包括模型箱、模型樁、支撐系統(tǒng)、水箱加載裝置、監(jiān)測系統(tǒng)。其特征在于：所述的水箱加載裝置包括上部透明水箱、下部透明水箱、水管以及水泵系統(tǒng)，所述的水泵系統(tǒng)包括抽水泵、注水泵以及時間控制器，所述的水泵為變頻水泵，用來改變水泵的流速，所述的時間控制器用來控制兩個水泵的開關間隔，以控制循環(huán)周期，并與變頻水泵配合控制循環(huán)荷載的大小。本發(fā)明尤其適用于模擬大型儲罐進出油時單樁力學性能研究的模型試驗。

技術領域

本發(fā)明涉及巖土工程領域，具體地，涉及一種水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載裝置，適用于豎向循環(huán)荷載下單樁力學性能研究的模型試驗。

背景技術

隨著世界石油工業(yè)的迅速發(fā)展和能源需求的不斷增加，石油的儲備問題受到了全球的關注，對石油儲罐存儲能力的要求也越來越高。為此，儲罐向大型化發(fā)展的步伐不斷加快，在建設中遇到非理想土層作為儲罐地基的情況也日益增多，根據(jù)實際情況，大型儲罐尤以樁基礎為主。

樁基礎以其工程量小、沉降量小、抗震性能好、承載力高等優(yōu)點，成為大型建、構筑物常用的基礎形式。作為大型儲罐的基礎形式，樁基礎在其服役期內不但要承受上部結構自重所產生的靜荷載，而且還要承受由于儲罐進出油而產生的豎向循環(huán)荷載，可能對樁-土接觸及樁周圍土體產生一定程度的擾動，對樁基礎的橫向承載力也有潛在的影響。

現(xiàn)有的研究通常采用室內模型試驗的方法對上述問題開展研究工作。進行模型試驗時，通常采用費用昂貴結構形式復雜加載系統(tǒng)，不能很好地反映樁基礎受到的豎向循環(huán)荷載，且加載荷載較大，不能滿足小模型試驗的要求。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種結構簡單、成本較低的水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種結構簡單、成本較低的水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載裝置包括模型箱、模型樁、支撐系統(tǒng)、水箱加載裝置、監(jiān)測系統(tǒng)。其特征在于：所述模型樁可更換，豎向固定于模型箱中部，頂部通過連接件與水箱加載裝置連接，所述水箱加載裝置包括上部透明水箱、下部透明水箱、水管以及水泵系統(tǒng)，所述上部透明水箱底部與模型樁頂部相連接，并由四個角鋼支撐限制其水平向位移，所述下部透明水箱固定于模型箱外部地面，所述水管用于連接透明水箱與水泵系統(tǒng)，所述水泵系統(tǒng)位于固定在鋼支撐上的支撐平臺處，包括抽水泵、注水泵、時間控制器，所述水泵為變頻水泵，用來改變水泵的流速，所述時間控制器用來控制抽、注水的時間，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括壓力傳感器與位移傳感器，所述壓力傳感器用來監(jiān)測加載壓力值，所述位移傳感器用來監(jiān)測豎向循環(huán)荷載下模型樁的豎向位移。

本發(fā)明通過注水泵向上部水箱注水以施加壓力，通過抽水泵抽水以達到減小壓力的作用，通過變頻水泵控制加卸載速度，通過時間控制器控制抽、注水的時間以達到自動循環(huán)加載的目的，采用壓力傳感器監(jiān)測模型樁所受的荷載值，采用位移傳感器監(jiān)測豎向循環(huán)荷載下模型樁的豎向位移。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、水箱循環(huán)加載裝置很好的模擬了大型儲罐由于進油、出油所受到的豎向循環(huán)荷載；

2、變頻水泵和時間控制器可以改變加載周期和加載次數(shù)；

3、本發(fā)明結構簡單、易于維護，具有較好的經(jīng)濟性和可靠性。

附圖說明

圖1為水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載裝置結構圖。

圖2為水循環(huán)控制的變頻豎向循環(huán)荷載加載裝置三維圖。

圖中，1.土體，2.模型箱，3.模型樁，4.連接件，5.上部透明水箱，6.角鋼支撐，7.水管，8.抽水泵，9.注水泵，10.支撐平臺，11.鋼支撐，12.下部透明水箱，13.壓力傳感器，14.位移傳感器。