一种上部结构与桩基复合受力体多向拟静力试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种岩土工程技术领域，特别涉及一种上部结构与桩基复合受力体多向拟静力试验装置。


背景技术：

2.目前，上部结构与桩基复合受力体是上部结构
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承台
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桩
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土复合受力体，上部结构
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承台
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桩
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土复合受力体是目前研究整体结构在地震作用下的试验模型，部分学者已经对桩
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承台
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土复合受力体单向拟静力加载模型试验做了大量研究，但加载多为水平单向，水平多向加载由于加载装置水平加载力限制也只限于小尺寸模型加载。同时，针对于上部结构
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承台
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桩
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土复合受力体的模型试验领域少有研究。
3.建筑物的三维响应特征及其结构不规则性，地震期间钢筋混凝土建筑物柱的实际行为与地震事件的随机特征密切相关，且地震作用并非单向往复加载，同时，众多研究已经表明，混凝土柱的破坏机理高度依赖于加载路径，混凝土柱的循环双轴加载会显著降低其承载力。所以大多数单向拟静力实验结果对于桩
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承台构造实际受力估值偏大，双向拟静力实验值能够更准确、完整的模拟地震作用时桩
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承台结构实际受力破坏形式。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种上部结构与桩基复合受力体多向拟静力试验装置。
5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种上部结构与桩基复合受力体多向拟静力试验装置，包括：用于模拟上部结构与桩基复合受力体的试验模型，用于向试验模型加载作用力的施力装置，用于调整试验模型的参考基面与施力装置的作用力方向间夹角的静力方向调节装置；试验模型包括土工箱，土工箱内设有桩，桩上设有承台，承台上设有与其固接的上部结构；施力装置包括水平作动器；静力方向调节装置包括水平转台；水平作动器施加水平方向力于上部结构，施力装置或土工箱设置在水平转台上。
6.进一步地，施力装置还包括与水平作动器输出力臂固接的水平连接件，水平连接件远离水平作动器的一端设有轴承；上部结构的上端插入轴承内。
7.进一步地，轴承内圈纵截面轮廓为弧形。
8.进一步地，轴承为双排滚珠轴承。
9.进一步地，上部结构为混凝土柱，混凝土柱与承台整体浇筑而成。
10.进一步地，上部结构为钢管，钢管与承台锚固连接。
11.进一步地，水平转台包括上下布置的两个转盘，其中一个转盘由电机驱动转动；另一个转盘与施力装置或土工箱连接，两转盘对应设有相互定位的定位销孔；当两转盘上的定位销孔未插入定位销且在电机驱动下旋转时，两转盘相对转动；当两转盘上的定位销孔插入定位销时，两转盘相对固定。
12.进一步地，两转盘上的定位销孔均为锥形孔。
13.进一步地，两转盘对应设有周向滑槽或周向轨道，在周向滑槽或周向轨道内设有滚轮。
14.进一步地，两转盘之间设有转台轴承。
15.本实用新型具有的优点和积极效果是：基于目前存在的桩
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承台
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土复合受力体单向拟静力实验模型装置进行改进，实现多向拟静力试验，来更好模拟实际受力情况。当使用钢管与承台连接时，可以实现桩
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承台
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土复合受力体双向拟静力加载，将钢管用混凝土柱代替可以实现上部结构
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承台
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桩
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土复合受力体双向拟静力加载。本实用新型主要实现上部结构
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承台
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桩
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土复合受力体的模型试验。
附图说明
16.图1是本实用新型的结构主视图。
17.图2是图1的i部结构放大示意图。
18.图3是本实用新型的结构俯视图。
19.图4是本实用新型的水平连接件上的轴承结构俯视图。
20.图5是图4的剖视图。
21.图中：1、反力柱，2、作动器，3、水平连接件，4、混凝土柱，5、承台，6、桩，7、土工箱，8、第一螺栓，9、上转盘，10、滚轮，11、定位销，12、下转盘，13、第二螺栓，14、电动机，15、电动机控制系统,16、上转盘螺栓孔，17、定位销孔，18、轴承。
具体实施方式
22.为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
23.请参见图1至图5，一种上部结构与桩基复合受力体多向拟静力试验装置，包括：用于模拟上部结构与桩基复合受力体的试验模型，用于向试验模型加载作用力的施力装置，用于调整试验模型的参考基面与施力装置的作用力方向间夹角的静力方向调节装置；试验模型包括土工箱7，土工箱7内设有桩6，桩6上设有承台5，承台5上设有与其固接的上部结构；施力装置包括水平作动器2；静力方向调节装置包括水平转台；水平作动器2施加水平方向力于上部结构，施力装置或土工箱7设置在水平转台上。
24.进一步地，施力装置还可包括与水平作动器2输出力臂固接的水平连接件3，水平连接件3远离水平作动器2的一端可设有轴承18；上部结构的上端插入轴承18内。
25.进一步地，轴承18内圈纵截面轮廓可为弧形。轴承18可为双排滚珠轴承。
26.进一步地，上部结构可为混凝土柱4，混凝土柱4与承台5整体浇筑而成。上部结构也可为钢管，钢管与承台5锚固连接。
27.进一步地，水平转台可包括上下布置的两个转盘，其中一个转盘可由电机驱动转动；另一个转盘与施力装置或土工箱7连接，两转盘对应设有相互定位的定位销孔17；当两转盘上的定位销孔17未插入定位销11且在电机驱动下旋转时，两转盘相对转动；当两转盘上的定位销孔17插入定位销11时，两转盘相对固定。
28.可以在试验模型上方搭建平台，使上下布置的两个转盘位于平台上，将施力装置
与上转盘9连接，下装盘与平台固接，将两个转盘中心开孔，使上部结构从两个转盘转盘中心孔中伸出，施力装置对伸出的上部结构施加作用力。上转盘9圆周表面可设有齿，电机的输出轴可连接齿轮，上转盘9圆周表面可设有与齿轮的齿啮合配合的齿。这样电机驱动齿轮旋转，从而带动上转盘9旋转。
29.也可以在试验模型下方搭建平台，请参见图1及图3，在试验模型下方搭建方形平台，使上下布置的两个转盘位于平台上，将土工箱7与上转盘9连接，下装盘与平台固接，在方形平台开槽，放置电动机，将下转盘中心开孔，使电动机输出轴或与输出轴传动连接的转轴从下转盘12的中心孔穿过，与上转盘9固接，电动机旋转带动转轴转动，从而可带动上转盘9相对下转盘12转动。
30.进一步地，两转盘上的定位销孔17可均为锥形孔，这样便于定位销11插入。
31.进一步地，两转盘对应设有周向滑槽或周向轨道，在周向滑槽或周向轨道内设有滚轮9或滚珠。两转盘相对表面上可各设周向滑槽或周向轨道，滚轮9或滚珠嵌入上下周向滑槽或周向轨道内并沿周向滑槽或周向轨道滚动。滚轮9优选刚性的滚轮。
32.进一步地，两转盘之间也可设有转台轴承。其中转台轴承可固定在下转盘12上。
33.下面以本实用新型的一个优选实施例来说明本实用新型的工作原理：
34.综合土工箱7的岩土箱内装满泥土,通过加载装置将模型桩6压入泥土中,通过采集分析对桩6加载过程的载荷及模型桩6的桩身应变等数据，分析桩6本体的受力情况。
35.一种上部结构与桩基复合受力体多向拟静力试验装置，包括反力柱1，作动器2，水平连接件3，混凝土柱4，承台5，桩6，土工箱7，第一螺栓8，上转盘9，刚性滚轮9，定位销11，下转盘12，第二螺栓13，电动机14，电动机控制系统15。
36.施力装置包括反力柱1、作动器2、水平连接件3。作动器2通过加载，控制混凝土柱4的水平变形位移，作动器2与水平连接件3通过螺栓连接，水平连接件3内部设置双排滚珠轴承18，能够实现混凝土柱4自由扭转，同时水平连接件3轴向剖面内圈轮廓为弧形，比如轴承18内圈表面在轴向为抛物线曲面结构，能够实现混凝土柱4自由转动。
37.试验模型包括混凝土柱4、承台5、桩6、土工箱7。试验模型中混凝土柱4、承台5整体浇筑，桩6通过承台5预留孔嵌固其中，将上述试验构件按照规定深度插入土工箱7中，构件具体尺寸根据缩尺试验比例大小决定，此试验模型可以探究震动、风荷载等引起上部结构变形对承台5与桩6的破坏形式，部分试验需探究承台5、桩6与土相互作用，可以用钢管代替混凝土柱4，控制承台5与桩6之间的弯矩。
38.静力方向调节装置包括上转盘9、刚性滑轮、定位销11、下转盘12、第一螺栓8、第二螺栓13、电动机14。上转盘9预留一个定位销孔17(半径25mm)及四个上转盘螺栓孔16(半径12.5mm)，土工箱7通过第一螺栓8固定在上转盘9上部，下转盘12中部预留一个电动机14的轴穿过的圆孔(半径100mm)、外围预留十二个定位销孔17(半径20mm)、四个螺栓孔(半径12.5mm)，每个定位销孔17中心角角度差为30
°
，螺栓孔的中心角度为90
°
，下部预留四个螺栓孔。上转盘9与下转盘12留有滑动轨道，两转盘之间布置八个刚性滚轮9，能够实现上转盘9的转动。定位销孔17采用锥形孔，便于定位销11灵活插入，定位销11的半径12.5mm，底部半径10mm，半径变化值较小，避免因为定位销11受力导致其滑出。加载过程中需要将定位销11复位，旋转之前需将定位销11拔除。电动机14金属边缘预留四个螺栓孔，下转盘12与电动机14通过第二螺栓13固定连接，下转盘12中心预留中心孔，电动机14上部转动轴穿过该中心
孔，转动轴与上转盘9固接，电动机可选用步进电机，电动机控制系统15输出信号使电机每次旋转30度角，下转盘12外边缘孔洞从0至11进行编号，其中0视为装置初始位置。
39.以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。