[發(fā)明專利]模擬高鐵橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的群樁加載試驗(yàn)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911020720.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN110607811A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳耀春;王新國(guó);吳文兵;姚趙田;余興勝;李波;柏華軍;秦寰宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E02D33/00
• 分類號(hào): E02D33/00
• 代理公司: 11228 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 秦曼妮

本發(fā)明提供了一種模擬高鐵橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的群樁加載試驗(yàn)裝置及方法，該裝置包括模型組件、加載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；模型組件包括模型箱、承臺(tái)以及多個(gè)模型樁，承臺(tái)設(shè)置于模型箱中，模型樁固定在承臺(tái)下方且下部通過(guò)試驗(yàn)土樣埋置于模型箱中；加載系統(tǒng)包括水平反力架和伺服電動(dòng)缸，伺服電動(dòng)缸固定在水平反力架上；控制系統(tǒng)包括PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器以及上位機(jī)PC，上位機(jī)PC用于對(duì)PLC控制器進(jìn)行編程，伺服驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)PLC控制器的相關(guān)指令控制伺服電動(dòng)缸對(duì)所述承臺(tái)施加相應(yīng)的荷載；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位移傳感器、應(yīng)變片以及應(yīng)變儀，位移傳感器安裝在承臺(tái)上，應(yīng)變片布置在各模型樁內(nèi)部。本發(fā)明制作較為簡(jiǎn)單、加載方便、準(zhǔn)確性高，可控范圍較廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及樁基工程的模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬高鐵橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的群樁加載試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著我國(guó)高速鐵路技術(shù)迅猛發(fā)展，為了給高速列車的平穩(wěn)高速運(yùn)行提供保障，高速鐵路橋梁所占比例達(dá)50%～60%。新建高速鐵路橋梁絕大部分采用的是群樁基礎(chǔ)，由于高速鐵路對(duì)基礎(chǔ)的承載特性要求很高，如何保證高速列車通行時(shí)群樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性是工程界十分關(guān)注的問(wèn)題。高鐵橋梁群樁基礎(chǔ)不僅受到上部結(jié)構(gòu)自重的作用，同時(shí)還承受車輛動(dòng)力荷載的作用，而列車動(dòng)荷載與一般動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的動(dòng)荷載和地震荷載存在著顯著差異，因此研究高速鐵路運(yùn)營(yíng)荷載作用下橋梁群樁基礎(chǔ)的動(dòng)力特性變得十分有必要。現(xiàn)階段，室內(nèi)模型試驗(yàn)是研究橋梁群樁基礎(chǔ)動(dòng)力特性的重要手段之一，然而現(xiàn)有相關(guān)的模型試驗(yàn)加載裝置只能施加簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)變化荷載，無(wú)法真實(shí)有效地模擬高速鐵路運(yùn)營(yíng)荷載的實(shí)際振動(dòng)特性。因此，研究出一種能夠真實(shí)有效地模擬高速鐵路橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的群樁加載裝置具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以較為真實(shí)的模擬高鐵橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的群樁加載試驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一方面，本發(fā)明提供一種模擬高鐵橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的群樁加載試驗(yàn)裝置，包括模型組件、加載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述模型組件包括模型箱、承臺(tái)以及多個(gè)模型樁，所述承臺(tái)設(shè)置于所述模型箱中，多個(gè)所述模型樁均固定在所述承臺(tái)下方且下部通過(guò)試驗(yàn)土樣埋置于所述模型箱中；

所述加載系統(tǒng)包括水平反力架和伺服電動(dòng)缸，所述水平反力架安裝在所述模型箱的頂端，所述伺服電動(dòng)缸固定在所述水平反力架上，所述伺服電動(dòng)缸的活塞桿的前端與所述承臺(tái)的上表面抵接；

所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器以及上位機(jī)PC，所述上位機(jī)PC與所述PLC控制器電連接，所述PLC控制器與所述伺服驅(qū)動(dòng)器電連接，所述伺服驅(qū)動(dòng)器與所述伺服電動(dòng)缸電連接，所述上位機(jī)PC用于對(duì)所述PLC控制器進(jìn)行編程以輸入用于模擬高鐵橋梁運(yùn)營(yíng)荷載的不同的靜態(tài)波和正弦波的疊加波形和頻率，所述伺服驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)所述PLC控制器的相關(guān)指令控制所述伺服電動(dòng)缸對(duì)所述承臺(tái)施加相應(yīng)的荷載；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位移傳感器、應(yīng)變片以及應(yīng)變儀，所述位移傳感器安裝在所述承臺(tái)上，所述應(yīng)變片具有多個(gè)且布置在各所述模型樁內(nèi)部，所述位移傳感器以及各所述應(yīng)變片均與所述應(yīng)變儀連接，所述應(yīng)變儀與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接。

進(jìn)一步地，還包括設(shè)置于所述伺服電動(dòng)缸的活塞桿以及所述承臺(tái)之間的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述伺服驅(qū)動(dòng)器電連接，所述壓力傳感器用于測(cè)量承臺(tái)實(shí)際受到的荷載信號(hào)并反饋給所述伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器用于根據(jù)所述壓力傳感器反饋的信號(hào)調(diào)節(jié)伺服電動(dòng)缸施加給承臺(tái)的荷載。

進(jìn)一步地，所述水平反力架與所述模型箱可拆卸連接。

進(jìn)一步地，所述壓力傳感器固定于所述伺服電動(dòng)缸的活塞桿的前端或者固定于所述承臺(tái)的上表面且與所述伺服電動(dòng)缸的活塞桿垂直接觸。

進(jìn)一步地，所述模型樁為空心的金屬管，所述應(yīng)變片粘貼于所述模型樁的內(nèi)壁上，所述模型樁的上部設(shè)置有用于供所述應(yīng)變片的導(dǎo)線穿出的圓孔。