[发明专利]一种桶基竖向初始动阻抗试验装置及试验方法

摘要

本发明公开了一种桶基竖向初始动阻抗试验装置及试验方法，包括桶形基础、风机塔架、质量块、延伸推力杆、低频电磁激振器、激振器固定架、力传感器、法兰连接盘、土压力传感器、孔隙水压力传感器、加速度传感器、应变片、耗能材料、排水管、试验铁箱、角钢肋条、钢板加劲肋、加载架、功率放大器、扫频信号发生器、动态采集仪、计算机。该装置由荷载加载部分和桶形基础部分组成，以实现竖向动刚度和竖向动阻尼的测量。利用低频激振器进行加载，通过测量土体的作用力与位移算得桶基的动刚度。通过在质量块处施加竖向初始位移，测量衰减曲线求得桶基的动阻尼。本发明可以准确地研究桶基的竖向初始动阻抗及其影响因素，为进一步研究打下基础。

主权项

1.一种桶基竖向初始动阻抗试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验装置包括：包括试验铁箱（15）和桶形基础（1）；所述桶形基础（1）的底部插入试验铁箱（15）内砂土（16）正中央；风机塔架（2）通过法兰连接盘（8）固定于桶形基础（1）上方，质量块（3）固定在风塔机架（2）的上方；低频电磁激振器（5）固定在激振器固定架（6）上，激振器固定架（6）固定在加载架（20）上，加载架（20）嵌套在试验铁箱（15）侧壁上端；低频电磁激振器（5）的下端连接着延伸推力杆（4），力传感器（7）固定在延伸推力杆（4）和质量块（3）之间；在桶形基础（1）的桶壁外侧贴有应变片（12），土压力传感器（9）布置在桶形基础（1）底部与土体的接触面上，在桶形基础（1）下方的桶形基础（1）的中轴线上、桶形基础（1）的桶壁两侧以及桶形基础（1）外侧壁周围均布置有孔隙水压力传感器（10）；加速度传感器（11）固定在桶形基础（1）的顶盖上，低频电磁激振器（5）和功率放大器（21）连接，功率放大器（21）和扫频信号发生器（22）连接；应变片（12）、土压力传感器（9）、孔隙水压力传感器（10）、加速度传感器（11）和力传感器（7）均通过数据线和动态采集仪（23）连接，动态采集仪（23）和计算机（24）连接；所述试验方法包括桶基竖向动刚度试验和桶基竖向动阻尼试验；首先进行桶基竖向动刚度试验，包括如下步骤：在试验铁箱（15）中先不加入海水；A1)在排水管（14）周围垫上砾石，砾石顶部铺上一层土工织布，防止砂土（16）从排水管（14）流失；A2) 待砂土（16）固结后，在直径0.3m的桶形基础（1）的顶盖处固定好加速度传感器（11），并将桶形基础（1）贯入试验铁箱（15）正中央砂土并安装到位，待土体完成超静孔压消散；A3) 将加载架(20)嵌套在试验铁箱(15)上，然后利用激振器固定架(6)把低频电磁激振器(5)固定,调整加载架(20)位置和低频电磁激振器(5)的高度，使低频电磁激振器(5)和桶形基础(1)的中轴线重合，并在延伸推力杆（4）和质量块（3）间固定好力传感器（7）；A4）通过低频电磁激振器（5）在桶形基础（1）顶部施加竖向循环激振力，待桶形基础（1）响应稳定后记录桶形基础（1）及周围土体的响应数据；A5) 改变简谐荷载的频率,重复若干次步骤A4）若干次，并记录数据；A6）待无海水（17）情况下步骤A1）‑A5）的桶基竖向动刚度测试试验完成以后，在试验铁箱（15）中加入海水以模拟海洋环境，静置一段时间至土体饱和，重复步骤A1）‑A4），以获得有海水（17）情况下桶基竖向动刚度测试值；A7）将桶形基础（1）上拔，使桶形基础（1）的顶板与土体分离但桶形基础（1）并不完全拔出，待土体固结一段时间直至上拔引起的土体扰动恢复及超孔压消散后，重复有海水状态下的步骤A4）‑A5），测得桶形基础（1）桶壁的竖向初始动刚度；A8）将桶形基础（1）完全拔出后，将直径0.3m的桶形基础（1）拆下换上直径为0.3m的圆盘基础，固结一定时间后，对圆盘基础施加竖向的简谐激振荷载，待基础响应稳定后，记录圆盘基础的响应，测得圆盘基础的竖向初始动刚度；A9）移除圆盘基础，安装直径为0.1m的桶形基础（1），待土体固结一段时间后，参照第A4）‑A5）步的方法，测得直径0.1m的桶形基础（1）的竖向初始动刚度及土体动力响应；Ａ10）拆下直径为0.1m的桶形基础（1），换上直径0.5m的桶形基础（1），待土体固结一定时间后，参照第A4）‑A5）步的方法，测得直径0.5m的桶形基础（1）的动刚度及土体动力响应，至此桶基竖向动刚度试验结束；待桶基竖向动刚度试验做完后，进行桶基竖向动阻尼试验，动阻尼试验流程和动刚度试验流程一样，区别在于在步骤A4）中动刚度试验在桶形基础（1）顶部施加外部竖向循环荷载，而动阻尼试验在桶形基础（1）顶部施加一个初始位移或加速度，然后让桶形基础（1）自由振动，通过加速度传感器测得自由振动的衰减曲线，计算求得桶形基础（1）的阻尼。