[發明專利]一種利用杠桿原理的豎向靜載荷試驗裝置

在審

• 申請號: 202010097880.4
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111287224A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉潤;張振;郝心童;彭佳俊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種利用杠桿原理的豎向靜載荷試驗裝置，包括模型箱和加載裝置，本裝置相較于伺服電機作為加載動力，大幅的節省采購成本、維護成本；與伺服電機相比能夠真正做到恒荷加載，在高精度實驗中能夠獲得更為精準的試驗數據；其原理簡單、操作簡單、節省人力；可多次重復用于恒荷加載試驗；導向裝置的加入避免了傳統加載易出現的偏心加載，保證了試驗的可靠性。

技術領域

本發明屬于海洋工程技術領域，具體來說涉及一種利用杠桿原理的豎向靜載荷試驗裝置。

背景技術

隨著我國海洋戰略的不斷推進，海洋工程方興未艾。海上平臺的建立都需要海上樁基提供承載支撐，目前關于我國海上樁基的研究正在如火如荼的進行中。受限于規模場地、資金限制，海上樁基的模型實驗都采用小比尺實驗進行模擬加載。對樁基進行豎向靜載荷實驗是一種常普遍且非常重要的實驗，用以探究樁基的荷載-位移曲線、應力-應變曲線等。豎向靜壓樁加載實驗時大多選取伺服電機作為動力源開展試驗。在采用伺服電機作為動力加載裝置開展實驗時，存在以下問題：1)高精度伺服電機加載裝置費用過高、維護困難、使用不方便；2)由于電機訊號不穩定，伺服電機恒荷加載時易出現力的波動，難以達到恒荷加載的實驗目的；3)伺服電機加載時沒有導向裝置，易造成偏心加載。針對以上問題，本文提出一種利用杠桿原理的豎向靜載荷試驗裝置，能夠在控制成本、節省科研經費的前提下，達到樁基豎向穩定加載的目的。

發明內容

本發明旨在提供一種利用杠桿原理的豎向靜載荷試驗裝置，為樁基模型試驗提供更加穩定的定荷。相較于目前被普遍采用的伺服電機，其具有成本低廉、施力穩定的優點，能夠以較低的試驗成本，取得更加精確的試驗效果和試驗數據。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種利用杠桿原理的豎向靜載荷試驗裝置，包括模型箱和加載裝置；

所述模型箱上部開口，在其上端邊沿處設置有導軌；

所述加載裝置包括滑動支撐件、橫梁、導向筒、銷軸固定座、銷軸、加載臂、滑動套、牛眼輪和傳力柱；

所述滑動支撐件固定設置于所述橫梁的兩端，所述滑動支撐件放置于所述模型箱相對的兩條導軌上，并可沿其滑動，以調整橫梁的位置；所述橫梁中部為鏤空，鏤空的兩側形成有滑道，所述滑道上安裝有若干數量可沿滑道滑動的所述導向筒，在其中一個所述滑動支撐件上安裝有銷軸，所述加載臂的一端與所述銷軸鉸接，所述加載臂上設置有可沿其滑動的滑動套，所述滑動套下端連接牛眼輪，所述傳力柱在使用時放置于所述導向筒內上端接觸牛眼輪，下端接觸模型樁，起到傳力的作用。

在上述技術方案中，所述模型箱由四周的四塊擋板和底部的底板組合而成，所述導軌設置于四塊擋板的上邊沿處。

在上述技術方案中，所述模型箱的四塊擋板呈正方形，其邊長為1-1.5m，厚度為10-20mm。

在上述技術方案中，在所述模型箱的四塊擋板外側設置有加強筋。

在上述技術方案中，所述加載臂的長度為1.8-2.2m。

在上述技術方案中，在其中一個所述滑動支撐件上設置有2個銷軸固定座，所述銷軸安裝于2個銷軸固定座之間。

在上述技術方案中，所述加載裝置還包括砝碼，砝碼通過掛鉤固定于所述加載臂的自由端。

本發明的優點和有益效果為：

1)經濟性：相較于伺服電機作為加載動力，大幅的節省采購成本、維護成本；

2)穩定性：與伺服電機相比能夠真正做到恒荷加載，在高精度實驗中能夠獲得更為精準的試驗數據；

3)便利性：本方案試驗原理簡單、操作簡單、節省人力；

4)重復性：本方案可多次重復用于恒荷加載試驗；