[发明专利]一种水循环控制的变频竖向循环荷载加载试验装置

说明书

本发明涉及岩土工程领域，具体地，涉及一种水循环控制的变频竖向循环荷载加载装置，包括模型箱、模型桩、支撑系统、水箱加载装置、监测系统。其特征在于：所述的水箱加载装置包括上部透明水箱、下部透明水箱、水管以及水泵系统，所述的水泵系统包括抽水泵、注水泵以及时间控制器，所述的水泵为变频水泵，用来改变水泵的流速，所述的时间控制器用来控制两个水泵的开关间隔，以控制循环周期，并与变频水泵配合控制循环荷载的大小。本发明尤其适用于模拟大型储罐进出油时单桩力学性能研究的模型试验。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体地，涉及一种水循环控制的变频竖向循环荷载加载装置，适用于竖向循环荷载下单桩力学性能研究的模型试验。

背景技术

随着世界石油工业的迅速发展和能源需求的不断增加，石油的储备问题受到了全球的关注，对石油储罐存储能力的要求也越来越高。为此，储罐向大型化发展的步伐不断加快，在建设中遇到非理想土层作为储罐地基的情况也日益增多，根据实际情况，大型储罐尤以桩基础为主。

桩基础以其工程量小、沉降量小、抗震性能好、承载力高等优点，成为大型建、构筑物常用的基础形式。作为大型储罐的基础形式，桩基础在其服役期内不但要承受上部结构自重所产生的静荷载，而且还要承受由于储罐进出油而产生的竖向循环荷载，可能对桩-土接触及桩周围土体产生一定程度的扰动，对桩基础的横向承载力也有潜在的影响。

现有的研究通常采用室内模型试验的方法对上述问题开展研究工作。进行模型试验时，通常采用费用昂贵结构形式复杂加载系统，不能很好地反映桩基础受到的竖向循环荷载，且加载荷载较大，不能满足小模型试验的要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、成本较低的水循环控制的变频竖向循环荷载加载装置。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种结构简单、成本较低的水循环控制的变频竖向循环荷载加载装置包括模型箱、模型桩、支撑系统、水箱加载装置、监测系统。其特征在于：所述模型桩可更换，竖向固定于模型箱中部，顶部通过连接件与水箱加载装置连接，所述水箱加载装置包括上部透明水箱、下部透明水箱、水管以及水泵系统，所述上部透明水箱底部与模型桩顶部相连接，并由四个角钢支撑限制其水平向位移，所述下部透明水箱固定于模型箱外部地面，所述水管用于连接透明水箱与水泵系统，所述水泵系统位于固定在钢支撑上的支撑平台处，包括抽水泵、注水泵、时间控制器，所述水泵为变频水泵，用来改变水泵的流速，所述时间控制器用来控制抽、注水的时间，所述监测系统包括压力传感器与位移传感器，所述压力传感器用来监测加载压力值，所述位移传感器用来监测竖向循环荷载下模型桩的竖向位移。

本发明通过注水泵向上部水箱注水以施加压力，通过抽水泵抽水以达到减小压力的作用，通过变频水泵控制加卸载速度，通过时间控制器控制抽、注水的时间以达到自动循环加载的目的，采用压力传感器监测模型桩所受的荷载值，采用位移传感器监测竖向循环荷载下模型桩的竖向位移。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、水箱循环加载装置很好的模拟了大型储罐由于进油、出油所受到的竖向循环荷载；

2、变频水泵和时间控制器可以改变加载周期和加载次数；

3、本发明结构简单、易于维护，具有较好的经济性和可靠性。

附图说明

图1为水循环控制的变频竖向循环荷载加载装置结构图。

图2为水循环控制的变频竖向循环荷载加载装置三维图。

图中，1.土体，2.模型箱，3.模型桩，4.连接件，5.上部透明水箱，6.角钢支撑，7.水管，8.抽水泵，9.注水泵，10.支撑平台，11.钢支撑，12.下部透明水箱，13.压力传感器，14.位移传感器。