淺基礎(chǔ)v-h-m空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括有由多個(gè)橫梁、多個(gè)側(cè)梁、四個(gè)縱梁和多個(gè)斜拉筋構(gòu)成的支撐框架，支撐框架內(nèi)的下部設(shè)置有試驗(yàn)用土槽，支撐框架內(nèi)的上部對(duì)應(yīng)土槽設(shè)置有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型位置的加載裝置，加載裝置包括有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型橫向位移的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位于橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下面的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型豎向位移的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置在豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型角度的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明可以準(zhǔn)確的模擬風(fēng)電基礎(chǔ)所承受的各種荷載組合，并對(duì)基礎(chǔ)在承載過程的土體抗力及地基變形進(jìn)行有效的測(cè)量，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性?？杀ＷC風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)壽命期間的安全運(yùn)行。
【專利說明】淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)裝置。特別是涉及一種淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]人類進(jìn)入二十一世紀(jì)，能源危機(jī)日益突出。風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，成為緩解全球能源緊張形勢(shì)的新方向。但是，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要組成部分一風(fēng)電基礎(chǔ)存在建造成本高，施工及安裝難度大等特點(diǎn)。而且與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)相比，不僅要承受足夠的豎向荷載，還要承受大彎矩與較大的水平力作用。風(fēng)機(jī)在工作的條件下是受到的不僅是靜荷載的作用，而是三維的動(dòng)力作用。綜上所述，由于風(fēng)電基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)的復(fù)雜性和不確定性，風(fēng)電基礎(chǔ)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)成為了風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。
[0003]在風(fēng)電基礎(chǔ)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)過程中，一般將基礎(chǔ)所受的荷載轉(zhuǎn)化為豎向，水平及彎矩三個(gè)自由度的荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)。由于可以引起基礎(chǔ)失穩(wěn)的三種荷載組合有很多種組合，在設(shè)計(jì)過程中引入地基破壞包絡(luò)面的方法對(duì)風(fēng)電基礎(chǔ)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。所謂地基破壞包絡(luò)面是指，在水平荷載、豎向荷載和力矩荷載共同作用下，地基達(dá)到整體破壞或極限平衡狀態(tài)時(shí)，各個(gè)荷載分量的組合在三維荷載空間(豎向，水平及彎矩)中形成的一個(gè)外凸曲面。當(dāng)荷載組合位于破壞包絡(luò)面以內(nèi)時(shí)則地基處于穩(wěn)定狀態(tài)，反之地基失穩(wěn)。而風(fēng)點(diǎn)基礎(chǔ)地基破壞保羅面的建立通過數(shù)值計(jì)算是很難得到一個(gè)令人滿意的結(jié)果的，需要通過相應(yīng)的物理試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。通過風(fēng)電基礎(chǔ)三維加載試驗(yàn)可以準(zhǔn)確的確定地基破壞包絡(luò)面的大小、形狀，從而可以有效的評(píng)估風(fēng)電基礎(chǔ)的工作狀態(tài)，保障風(fēng)電機(jī)組的安全。由此可以，評(píng)估風(fēng)電基礎(chǔ)受荷組合是否處于地基破壞包絡(luò)面內(nèi)對(duì)風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠檢測(cè)在模擬不同土質(zhì)條形下風(fēng)電在各種荷載組合下的地基變形及失穩(wěn)條件的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括有由多個(gè)橫梁、多個(gè)側(cè)梁、四個(gè)縱梁和多個(gè)斜拉筋構(gòu)成的支撐框架，所述的支撐框架內(nèi)的下部設(shè)置有試驗(yàn)用土槽，所述支撐框架內(nèi)的上部對(duì)應(yīng)所述土槽設(shè)置有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型位置的加載裝置，所述的加載裝置包括有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型橫向位移的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位于橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下面的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型豎向位移的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置在豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型角度的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0006]所述的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有:分別設(shè)置在支撐框架中與所述的縱梁相連接的前、后側(cè)的橫梁上的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)，設(shè)置在兩個(gè)橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)之間并能夠沿兩個(gè)橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)的水平主板，所述的水平主板上端面的一端懸空的設(shè)置有依次連接的水平電機(jī)、水平減速器、水平電機(jī)支撐架、聯(lián)軸器和聯(lián)接上部支撐主塊，其中，所述的水平電機(jī)支撐架和聯(lián)接上部支撐主塊的上端通過一個(gè)連接板固定在支撐框架中與所述的連接板相對(duì)應(yīng)的一個(gè)橫梁的下面，所述聯(lián)軸器的輸出軸連接橫向絲杠的一端，所述橫向絲杠的另一端貫穿所述聯(lián)接上部支撐主塊能夠旋轉(zhuǎn)的連接在懸空的設(shè)置在水平主板上端面另一端的聯(lián)接上部支撐副塊上，所述的聯(lián)接上部支撐副塊的上端通過所述的連接板固定在支撐框架中與所述的連接板相對(duì)應(yīng)的那個(gè)橫梁的下面，所述的橫向絲杠上分別螺紋連接有懸空設(shè)置在水平主板上方的懸空螺母座和固定設(shè)置在水平主板上的聯(lián)接下部螺母座，所述的聯(lián)接下部螺母座通過兩個(gè)拉壓力傳感器連接所述的懸空螺母座，其中所述的橫向絲杠是通過固定在所述聯(lián)接下部螺母座上的橫向絲杠付(30)而形成與所述的聯(lián)接下部螺母座螺紋連接，所述的聯(lián)接下部螺母座上設(shè)置有水平位移傳感器聯(lián)接端，所述水平位移傳感器聯(lián)接端上固定連接水平位移傳感器探桿的端部，所述的水平位移傳感器的主體固定連接在支撐框架中與所述的連接板相對(duì)應(yīng)的那個(gè)橫梁的下面。
[0007]所述的橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)包括有上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的上水平墊板和下水平墊板，相對(duì)應(yīng)的固定在上水平墊板和下水平墊板上的上水平導(dǎo)軌和下水平導(dǎo)軌，所述的水平主板兩側(cè)的上端面和下端面上分別設(shè)置有能夠沿所對(duì)應(yīng)的上水平導(dǎo)軌或下水平導(dǎo)軌移動(dòng)的水平滑塊。
[0008]所述的水平主板的四個(gè)端角上分別固定設(shè)置有用于對(duì)位于下面的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向的上下貫通的縱向?qū)е住?br> [0009]所述的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有縱向動(dòng)板和一端分別通過縱向?qū)еi緊母固定在所述縱向動(dòng)板四個(gè)端角上的縱向?qū)е?，所述縱向動(dòng)板四個(gè)端角上的縱向?qū)е牧硪欢朔謩e貫穿所對(duì)應(yīng)的設(shè)置在水平主板的四個(gè)端角上的縱向?qū)е孜挥谒鏊街靼宓纳厦?，所述縱向動(dòng)板上還通過縱向絲桿支撐塊能夠旋轉(zhuǎn)的垂直設(shè)置有縱向絲桿，所述縱向絲桿的上端伸出至水平主板的上方，所述縱向絲桿通過固定在水平主板上的縱向絲桿付而與所述水平主板螺紋連接，所述縱向絲桿的下端位于所述縱向動(dòng)板的下面，所述縱向動(dòng)板的上端面還設(shè)置有相互連接的縱向電機(jī)和縱向減速器，所述縱向減速器的輸出軸貫穿所述的縱向動(dòng)板位于縱向動(dòng)板的下面，并通過傳送帶與所述縱向絲桿的下端相連，所述水平主板上通過縱向位移傳感器支座上下貫通的固定設(shè)置有縱向位移傳感器，所述縱向位移傳感器探桿的端部固定連接在所述縱向動(dòng)板的上端面上。
[0010]所述的縱向絲桿支撐塊的軸向中心孔內(nèi)設(shè)置有由依次設(shè)置的上推力軸承、滾針軸承、下推力軸承和軸承組成的軸承組，所述的縱向絲桿貫穿所述的軸承組，并通過所述的軸承組與所述的縱向動(dòng)板旋轉(zhuǎn)的連接。
[0011]所述的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有:對(duì)稱的設(shè)置在形成于縱向動(dòng)板上的上下貫通的條形槽孔兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)支撐主板和旋轉(zhuǎn)支撐副板，設(shè)置在所述條形槽孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)主板，所述的旋轉(zhuǎn)主板的兩側(cè)面與位于兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)支撐主板和旋轉(zhuǎn)支撐副板為滑動(dòng)連接，所述的縱向動(dòng)板上對(duì)應(yīng)所述旋轉(zhuǎn)支撐主板的一側(cè)設(shè)置有依次連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、減速器和齒輪軸，所述的齒輪軸貫穿所述的旋轉(zhuǎn)支撐主板與固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)主板側(cè)面上的弧形齒輪相嚙合，位于縱向動(dòng)板下面的旋轉(zhuǎn)主板的下端依次通過相連接的豎向力傳感器上塊、豎向力傳感器、豎向力傳感器下塊和模型固定座板連接所述的筒型基礎(chǔ)模型。
[0012]所述的旋轉(zhuǎn)主板的兩個(gè)側(cè)面上分別形成有多個(gè)弧形導(dǎo)軌，所述的旋轉(zhuǎn)支撐主板和旋轉(zhuǎn)支撐副板的鄰近所述的旋轉(zhuǎn)主板的側(cè)面上分別設(shè)置有與所述的旋轉(zhuǎn)主板上的多個(gè)弧形導(dǎo)軌相對(duì)應(yīng)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)滑塊，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)滑塊上對(duì)應(yīng)所述的弧形導(dǎo)軌形成有向內(nèi)凹進(jìn)的滑槽，所述的弧形導(dǎo)軌嵌入在所對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)滑塊的滑槽內(nèi)，并能夠沿所述的滑槽滑動(dòng)。
[0013]所述的豎向力傳感器的外側(cè)套有起保護(hù)作用的傳感器固定套。
[0014]所述的旋轉(zhuǎn)主板的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為0.5m,旋轉(zhuǎn)主板的轉(zhuǎn)動(dòng)圓心在模型固定座板表面的圓心處。
[0015]本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，針對(duì)風(fēng)電基礎(chǔ)的受荷特點(diǎn)，適用于風(fēng)電基礎(chǔ)小模型比尺的試驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備可以準(zhǔn)確的模擬風(fēng)電基礎(chǔ)所承受的各種荷載組合，并對(duì)基礎(chǔ)在承載過程的土體抗力及地基變形進(jìn)行有效的測(cè)量，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。對(duì)風(fēng)電基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算及安全評(píng)估具有重要的意義，可保證風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)壽命期間的安全運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明中水平主板與橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明中水平主板上部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是圖4中水平位移傳感器設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明中橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是與圖6不同方向的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明中豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9是圖8的仰視圖；
[0025]圖10圖8中縱向絲杠支撐塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖11本發(fā)明中縱向動(dòng)板上部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖12是與圖11不同方向的縱向動(dòng)板上部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖13本發(fā)明中彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖14是彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖15是與圖14不同方向的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖16彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖17本發(fā)明使用狀態(tài)的整體示意圖；
[0033]圖18是V-H-M加載空間中地基承載力包絡(luò)線。
[0034]圖中
[0035]1:橫梁2:側(cè)梁
[0036]3:縱梁4:斜拉筋
[0037]5: 土槽6:加載裝置
[0038]7:傳感器固定套8:筒型基礎(chǔ)模型
[0039]9:縱向?qū)е?0:縱向?qū)е?br> [0040]Ila:上水平墊板Ilb:下水平墊板
[0041]12a:上水平導(dǎo)軌12b:下水平導(dǎo)軌
[0042]13:水平滑塊14:縱向位移傳感器
[0043]15:縱向位移傳感器支座16:水平主板
[0044]17:縱向動(dòng)板18:縱向絲桿
[0045]19:縱向絲桿付20:縱向絲桿支撐塊
[0046]21:縱向電機(jī)22:縱向減速器
[0047]23:縱向?qū)еi緊母24:傳送帶
[0048]25:水平位移傳感器26:水平位移傳感器聯(lián)接端
[0049]27:聯(lián)接上部支撐副塊28:橫向絲杠
[0050]29:懸空螺母座30:橫向絲杠付
[0051]31:拉壓力傳感器32:聯(lián)接下部螺母座
[0052]33:聯(lián)接上部支撐主塊34:聯(lián)軸器
[0053]35:水平電機(jī)支撐架36:水平電機(jī)
[0054]37:水平減速器38:豎向力傳感器上塊
[0055]39:豎向力傳感器40:豎向力傳感器下塊
[0056]41:模型固定座板42:旋轉(zhuǎn)滑塊
[0057]43:弧形導(dǎo)軌44:旋轉(zhuǎn)主板
[0058]45:弧形齒輪46:齒輪軸
[0059]47:旋轉(zhuǎn)電機(jī)48:減速器
[0060]49:旋轉(zhuǎn)支撐主板50:旋轉(zhuǎn)支撐副板
[0061]51:上推力軸承52:滾針軸承
[0062]53:軸承54:橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)
[0063]55:連接板56:支撐框架
[0064]57:下推力軸承58:計(jì)算機(jī)
[0065]59:多軸控制器60:動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀
[0066]61:輔助數(shù)據(jù)線62:淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置

【具體實(shí)施方式】
[0067]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置做出詳細(xì)說明。
[0068]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括有由多個(gè)橫梁1、多個(gè)側(cè)梁2、四個(gè)縱梁3和多個(gè)斜拉筋4構(gòu)成的支撐框架56，所述的支撐框架56內(nèi)的下部設(shè)置有試驗(yàn)用土槽5，所述支撐框架56內(nèi)的上部對(duì)應(yīng)所述土槽5設(shè)置有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型8位置的加載裝置6，所述的加載裝置6包括有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型8橫向位移的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位于橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下面的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型8豎向位移的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置在豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型8角度的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的支撐框架56，采用長(zhǎng)寬高為1.40mX 0.86mX3.0Om的鋼架，為保證整體剛度的穩(wěn)定性，鋼架采用鍍鋅10號(hào)槽鋼。其中鋼架分為兩部分，下部鋼架內(nèi)部放置試驗(yàn)土槽，上部鋼架內(nèi)放置加載裝置，
[0069]如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有:分別設(shè)置在支撐框架56中與所述的縱梁3相連接的前、后側(cè)的橫梁I上的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)54,設(shè)置在兩個(gè)橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)54之間并能夠沿兩個(gè)橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)54橫向移動(dòng)的水平主板16，所述的水平主板16上端面的一端懸空的設(shè)置有依次連接的水平電機(jī)36、水平減速器37、水平電機(jī)支撐架35、聯(lián)軸器34和聯(lián)接上部支撐主塊33，其中，所述的水平電機(jī)支撐架35和聯(lián)接上部支撐主塊33的上端通過一個(gè)連接板55固定在支撐框架56中與所述的連接板55相對(duì)應(yīng)的一個(gè)橫梁I的下面，所述聯(lián)軸器34的輸出軸連接橫向絲杠28的一端，所述橫向絲杠28的另一端貫穿所述聯(lián)接上部支撐主塊33能夠旋轉(zhuǎn)的連接在懸空的設(shè)置在水平主板16上端面另一端的聯(lián)接上部支撐副塊27上，所述的聯(lián)接上部支撐副塊27的上端通過所述的連接板55固定在支撐框架56中與所述的連接板55相對(duì)應(yīng)的那個(gè)橫梁I的下面，所述的橫向絲杠28上分別螺紋連接有懸空設(shè)置在水平主板16上方的懸空螺母座29和固定設(shè)置在水平主板16上的聯(lián)接下部螺母座32，所述的聯(lián)接下部螺母座32通過兩個(gè)拉壓力傳感器31連接所述的懸空螺母座29，其中所述的橫向絲杠28是通過固定在所述聯(lián)接下部螺母座32上的橫向絲杠付30而形成與所述的聯(lián)接下部螺母座32螺紋連接，所述的聯(lián)接下部螺母座32上設(shè)置有水平位移傳感器聯(lián)接端26，所述水平位移傳感器聯(lián)接端26上固定連接水平位移傳感器25探桿的端部，所述的水平位移傳感器25的主體固定連接在支撐框架56中與所述的連接板55相對(duì)應(yīng)的那個(gè)橫梁I的下面。
[0070]所述的橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)54包括有上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的上水平墊板Ila和下水平墊板11b，相對(duì)應(yīng)的固定在上水平墊板Ila和下水平墊板Ilb上的上水平導(dǎo)軌12a和下水平導(dǎo)軌12b，所述的水平主板16兩側(cè)的上端面和下端面上分別設(shè)置有能夠沿所對(duì)應(yīng)的上水平導(dǎo)軌12a或下水平導(dǎo)軌12b移動(dòng)的水平滑塊13。在支撐框架56的中部左右兩側(cè)各設(shè)置兩道橫梁，在上橫梁的下面設(shè)置上水平墊板11a，在下橫梁的上面設(shè)置水平墊板11b，在上水平墊板IIa和下水平墊板Ilb上設(shè)置上水平導(dǎo)軌12a和下水平導(dǎo)軌12b,在每個(gè)水平導(dǎo)軌上各設(shè)有兩個(gè)滑塊，加載裝置的水平主板16與左右上下共八個(gè)滑塊聯(lián)接，構(gòu)成水平運(yùn)動(dòng)模塊的主要載體。
[0071]所述的水平主板16的四個(gè)端角上分別固定設(shè)置有用于對(duì)位于下面的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向的上下貫通的縱向?qū)е?0。
[0072]橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得水平電機(jī)通過水平減速器和聯(lián)軸器帶動(dòng)橫向絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，橫向絲杠通過水平電機(jī)支撐架，聯(lián)接上部支撐主塊及聯(lián)接上部支撐副塊與支撐框架中部側(cè)梁上的橫梁通過螺絲固定，使得橫向絲杠在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持位置不動(dòng)。在橫向絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其反作用于懸空螺母座，使得懸空螺母座在橫向絲杠上前后移動(dòng)，懸空螺母座在遠(yuǎn)離水平電機(jī)一側(cè)通過并列的兩個(gè)拉壓力傳感器與聯(lián)接下部螺母座連接，而聯(lián)接下部螺母座與其下部的水平主板相連接，而水平主板的兩側(cè)為上下八個(gè)滑塊，可以使得水平主板在水平電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過橫向絲杠，懸空螺母座，拉壓力傳感器及下部聯(lián)接螺母座的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在水平向上產(chǎn)生前后移動(dòng)，完成橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的水平向運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。水平向的推力可以通過兩個(gè)拉壓力傳感器獲得，在懸空螺母座的上方設(shè)置水平位移傳感器聯(lián)接端，通過與固定在側(cè)梁上方橫梁上的水平位移傳感器的位移探桿相連，通過水平位移傳感器完成測(cè)量水平向運(yùn)動(dòng)的位移大小。
[0073]如圖8、圖9所示,所述的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有縱向動(dòng)板17和一端分別通過縱向?qū)еi緊母23固定在所述縱向動(dòng)板17四個(gè)端角上的縱向?qū)е?，所述縱向動(dòng)板17四個(gè)端角上的縱向?qū)е?的另一端分別貫穿所對(duì)應(yīng)的設(shè)置在水平主板16的四個(gè)端角上的縱向?qū)е?0位于所述水平主板16的上面，所述縱向動(dòng)板17上還通過縱向絲桿支撐塊20能夠旋轉(zhuǎn)的垂直設(shè)置有縱向絲桿18，所述縱向絲桿18的上端伸出至水平主板16的上方，所述縱向絲桿18通過固定在水平主板16上的縱向絲桿付19而與所述水平主板16螺紋連接，所述縱向絲桿18的下端位于所述縱向動(dòng)板17的下面，所述縱向動(dòng)板17的上端面還設(shè)置有相互連接的縱向電機(jī)21和縱向減速器22，所述縱向減速器22的輸出軸貫穿所述的縱向動(dòng)板17位于縱向動(dòng)板17的下面，并通過傳送帶24與所述縱向絲桿18的下端相連，所述水平主板16上通過縱向位移傳感器支座15上下貫通的固定設(shè)置有縱向位移傳感器14，所述縱向位移傳感器14探桿的端部固定連接在所述縱向動(dòng)板17的上端面上，完成測(cè)量縱向動(dòng)板相對(duì)于水平主板的縱向位移。
[0074]通過縱向電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過縱向減速器，通過傳送帶帶動(dòng)縱向絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使得縱向絲杠與固定于水平主板上的絲杠付的相互作用，使得縱向動(dòng)板上下運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0075]如圖10所示，所述的縱向絲桿支撐塊20的軸向中心孔內(nèi)設(shè)置有由依次設(shè)置的上推力軸承51、滾針軸承52、下推力軸承57和軸承53組成的軸承組，所述的縱向絲桿18貫穿所述的軸承組，并通過所述的軸承組與所述的縱向動(dòng)板17旋轉(zhuǎn)的連接。
[0076]如圖13、圖14、圖15、圖16所示，所述的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有:對(duì)稱的設(shè)置在形成于縱向動(dòng)板17上的上下貫通的條形槽孔兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)支撐主板49和旋轉(zhuǎn)支撐副板50，設(shè)置在所述條形槽孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)主板44，所述的旋轉(zhuǎn)主板44的兩側(cè)面與位于兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)支撐主板49和旋轉(zhuǎn)支撐副板50為滑動(dòng)連接，所述的縱向動(dòng)板17上對(duì)應(yīng)所述旋轉(zhuǎn)支撐主板49的一側(cè)設(shè)置有依次連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)47、減速器48和齒輪軸46，所述的齒輪軸46貫穿所述的旋轉(zhuǎn)支撐主板49與固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)主板44側(cè)面上的弧形齒輪45相嚙合，完成彎矩加載運(yùn)動(dòng)模式位于縱向動(dòng)板17下面的旋轉(zhuǎn)主板44的下端依次通過相連接的豎向力傳感器上塊38、豎向力傳感器39、豎向力傳感器下塊40和模型固定座板41連接所述的筒型基礎(chǔ)模型8，通過豎向力傳感器采集豎向力數(shù)據(jù)。如圖2所示，所述的豎向力傳感器39的外側(cè)套有起保護(hù)作用的傳感器固定套7。為保護(hù)豎向力傳感器在彎矩及水平作用下的安全性，在模型固定座板41上部安裝傳感器固定套7，將豎向力傳感器上塊，豎向力傳感器，豎向力傳感器下塊套在其中，上部直接套在旋轉(zhuǎn)主板上，其上部與旋轉(zhuǎn)主板直接留有空隙，防止在豎向力作用時(shí)產(chǎn)生較大的摩擦力而影響測(cè)量精度，
[0077]所述的旋轉(zhuǎn)主板44的兩個(gè)側(cè)面上分別形成有多個(gè)弧形導(dǎo)軌43，所述的旋轉(zhuǎn)支撐主板49和旋轉(zhuǎn)支撐副板50的鄰近所述的旋轉(zhuǎn)主板44的側(cè)面上分別設(shè)置有與所述的旋轉(zhuǎn)主板44上的多個(gè)弧形導(dǎo)軌43相對(duì)應(yīng)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)滑塊42，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)滑塊42上對(duì)應(yīng)所述的弧形導(dǎo)軌43形成有向內(nèi)凹進(jìn)的滑槽，所述的弧形導(dǎo)軌43嵌入在所對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)滑塊42的滑槽內(nèi)，并能夠沿所述的滑槽滑動(dòng)。彎矩作用下的轉(zhuǎn)角位移與施加彎矩荷載通過提取電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，并通過計(jì)算獲得。其中轉(zhuǎn)動(dòng)主板的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為0.5m，轉(zhuǎn)動(dòng)圓心在模型固定座板41的表面的圓心處。
[0078]本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)豎向荷載幅值為O?50kN，水平向幅值為O?20kN，彎矩為O?IkN.m的恒力單項(xiàng)加載運(yùn)動(dòng)及恒力聯(lián)合加載運(yùn)動(dòng)；豎向運(yùn)動(dòng)幅值為O?70cm，水平向運(yùn)動(dòng)幅值為O?30cm，豎向運(yùn)動(dòng)幅值為±10°，恒速率單項(xiàng)加載運(yùn)動(dòng)及恒速率聯(lián)合加載運(yùn)動(dòng)；恒力及恒速率的聯(lián)合加載運(yùn)動(dòng)。通過多軸控制器可以控制加載的某一方向的加載停止條件及維持條件。通過多軸控制器預(yù)留的數(shù)據(jù)接口可以實(shí)現(xiàn)三自由度的動(dòng)荷載加載過程，其中各向振動(dòng)頻率范圍為O?20Hz。
[0079]本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置使用狀態(tài)如圖17所示，所述的縱向位移傳感、水平位移傳感器、拉壓力傳感器和豎向力傳感器分別連接動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀60，所述的縱向電機(jī)、水平電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別連接多軸控制器59，所述的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀60和多軸控制器59分別連接計(jì)算機(jī)58。本發(fā)明的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的目的是研究風(fēng)電基礎(chǔ)的在地基失穩(wěn)條件下的荷載組合。通過預(yù)先安裝在三個(gè)縱向電機(jī)、水平電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的三個(gè)拉壓力傳感器及三個(gè)位移傳感器，可以測(cè)量豎向力，水平力，彎矩及相對(duì)應(yīng)的豎向位移，水平向位移及轉(zhuǎn)角。通過型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以同時(shí)采集地基抗力及基礎(chǔ)位移，采集精度高，可以直接將采集到的力和位移通過計(jì)算機(jī)軟件輸出出來。
[0080]下面以研究砂土上直徑為20cm高度為6cm的風(fēng)電筒型基礎(chǔ)模型地基破壞包絡(luò)面為例，試驗(yàn)過程可分為五個(gè)階段，分述如下:
[0081]1、試驗(yàn)準(zhǔn)備
[0082]砂土三個(gè)方向抗力試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作可分為填砂夯實(shí)，安裝試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，連接試驗(yàn)裝置和儀器三步。
[0083](a)填砂壓實(shí)。按每1cm—層將砂土填入試驗(yàn)槽中，每次填完，用滾筒將砂土碾壓密實(shí)，并用環(huán)刀法測(cè)定該層密實(shí)度，將砂土的密實(shí)度控制在50%左右，如此反復(fù)填筑，直到達(dá)到預(yù)定標(biāo)聞。
[0084](b)安裝試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒃囼?yàn)?zāi)Ｐ桶惭b在加載設(shè)備下部，固定好。
[0085](C)連接試驗(yàn)裝置和儀器。按圖17所示，將加載裝置，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，多軸控制器及計(jì)算機(jī)連接好。
[0086]2、試驗(yàn)與記錄
[0087]為獲得筒型基礎(chǔ)地基破壞包絡(luò)面，要進(jìn)行三維swipe試驗(yàn)。試驗(yàn)過程為:
[0088](a)預(yù)先施加一定的豎向荷載使筒型基礎(chǔ)處于穩(wěn)定狀態(tài)，通過多軸控制器保持在下兩步的試驗(yàn)過程中豎向力恒定。
[0089](b)沿著水平方向從零加載狀態(tài)開始以恒定速率方式施加位移uh，直至水平方向上的荷載大小不再隨著位移的增大而改變，通過多軸控制器保持在下一步試驗(yàn)過程中水平位移不變，并記錄土體水平抗力的變化過程。
[0090](C)沿著彎矩方向從零加載狀態(tài)開始以恒定速率方式施加轉(zhuǎn)角位移0h，直至水平方向上的荷載大小不再隨著位移的增大而改變并，記錄土體抗彎力的變化過程。
[0091](d)改變預(yù)壓豎向荷載的大小，重復(fù)上述試驗(yàn)過程，可以得到不同豎向荷載作用下的筒型基礎(chǔ)水平與彎矩荷載地基破壞保羅面。
[0092]3、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和繪圖
[0093]將得到的不同豎向荷載作用下的筒型基礎(chǔ)水平與彎矩荷載地基破壞保羅面，繪制在以各向荷載為軸的三維坐標(biāo)系內(nèi)，可以得到風(fēng)電筒型基礎(chǔ)的地基破壞三維包絡(luò)面。圖18為歸一畫的三維包絡(luò)面在水平一彎矩荷載平面上的投影。
【權(quán)利要求】
1.一種淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括有由多個(gè)橫梁(1)、多個(gè)側(cè)梁(2)、四個(gè)縱梁(3)和多個(gè)斜拉筋(4)構(gòu)成的支撐框架(56)，其特征在于，所述的支撐框架(56)內(nèi)的下部設(shè)置有試驗(yàn)用土槽(5)，所述支撐框架(56)內(nèi)的上部對(duì)應(yīng)所述土槽(5)設(shè)置有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型(8)位置的加載裝置￠)，所述的加載裝置(6)包括有用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型(8)橫向位移的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位于橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下面的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型(8)豎向位移的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置在豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的用于調(diào)整筒型基礎(chǔ)模型(8)角度的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的橫向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有:分別設(shè)置在支撐框架(56)中與所述的縱梁(3)相連接的前、后側(cè)的橫梁(1)上的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)(54),設(shè)置在兩個(gè)橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)(54)之間并能夠沿兩個(gè)橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)(54)橫向移動(dòng)的水平主板(16)，所述的水平主板(16)上端面的一端懸空的設(shè)置有依次連接的水平電機(jī)(36)、水平減速器(37)、水平電機(jī)支撐架(35)、聯(lián)軸器(34)和聯(lián)接上部支撐主塊(33)，其中，所述的水平電機(jī)支撐架(35)和聯(lián)接上部支撐主塊(33)的上端通過一個(gè)連接板(55)固定在支撐框架(56)中與所述的連接板(55)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)橫梁(1)的下面，所述聯(lián)軸器(34)的輸出軸連接橫向絲杠(28)的一端，所述橫向絲杠(28)的另一端貫穿所述聯(lián)接上部支撐主塊(33)能夠旋轉(zhuǎn)的連接在懸空的設(shè)置在水平主板(16)上端面另一端的聯(lián)接上部支撐副塊(27)上，所述的聯(lián)接上部支撐副塊(27)的上端通過所述的連接板(55)固定在支撐框架(56)中與所述的連接板(55)相對(duì)應(yīng)的那個(gè)橫梁(1)的下面，所述的橫向絲杠(28)上分別螺紋連接有懸空設(shè)置在水平主板(16)上方的懸空螺母座(29)和固定設(shè)置在水平主板(16)上的聯(lián)接下部螺母座(32)，所述的聯(lián)接下部螺母座(32)通過兩個(gè)拉壓力傳感器(31)連接所述的懸空螺母座(29)，其中所述的橫向絲杠(28)是通過固定在所述聯(lián)接下部螺母座(32)上的橫向絲杠付(30)而形成與所述的聯(lián)接下部螺母座(32)螺紋連接，所述的聯(lián)接下部螺母座(32)上設(shè)置有水平位移傳感器聯(lián)接端(26)，所述水平位移傳感器聯(lián)接端(26)上固定連接水平位移傳感器(25)探桿的端部，所述的水平位移傳感器(25)的主體固定連接在支撐框架(56)中與所述的連接板(55)相對(duì)應(yīng)的那個(gè)橫梁(1)的下面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的橫向?qū)к墮C(jī)構(gòu)(54)包括有上下對(duì)應(yīng)設(shè)置的上水平墊板(11a)和下水平墊板(11b)，相對(duì)應(yīng)的固定在上水平墊板(11a)和下水平墊板(11b)上的上水平導(dǎo)軌(12a)和下水平導(dǎo)軌(12b)，所述的水平主板(16)兩側(cè)的上端面和下端面上分別設(shè)置有能夠沿所對(duì)應(yīng)的上水平導(dǎo)軌(12a)或下水平導(dǎo)軌(12b)移動(dòng)的水平滑塊(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的水平主板(16)的四個(gè)端角上分別固定設(shè)置有用于對(duì)位于下面的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向的上下貫通的縱向?qū)е?10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的豎向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有縱向動(dòng)板(17)和一端分別通過縱向?qū)еi緊母(23)固定在所述縱向動(dòng)板(17)四個(gè)端角上的縱向?qū)е?9)，所述縱向動(dòng)板(17)四個(gè)端角上的縱向?qū)е?9)的另一端分別貫穿所對(duì)應(yīng)的設(shè)置在水平主板(16)的四個(gè)端角上的縱向?qū)е?10)位于所述水平主板(16)的上面，所述縱向動(dòng)板(17)上還通過縱向絲桿支撐塊(20)能夠旋轉(zhuǎn)的垂直設(shè)置有縱向絲桿(18)，所述縱向絲桿(18)的上端伸出至水平主板(16)的上方，所述縱向絲桿(18)通過固定在水平主板(16)上的縱向絲桿付(19)而與所述水平主板(16)螺紋連接，所述縱向絲桿(18)的下端位于所述縱向動(dòng)板(17)的下面，所述縱向動(dòng)板(17)的上端面還設(shè)置有相互連接的縱向電機(jī)(21)和縱向減速器(22)，所述縱向減速器(22)的輸出軸貫穿所述的縱向動(dòng)板(17)位于縱向動(dòng)板(17)的下面，并通過傳送帶(24)與所述縱向絲桿(18)的下端相連，所述水平主板(16)上通過縱向位移傳感器支座(15)上下貫通的固定設(shè)置有縱向位移傳感器(14)，所述縱向位移傳感器(14)探桿的端部固定連接在所述縱向動(dòng)板(17)的上端面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的縱向絲桿支撐塊(20)的軸向中心孔內(nèi)設(shè)置有由依次設(shè)置的上推力軸承(51)、滾針軸承(52)、下推力軸承(57)和軸承(53)組成的軸承組，所述的縱向絲桿(18)貫穿所述的軸承組，并通過所述的軸承組與所述的縱向動(dòng)板(17)旋轉(zhuǎn)的連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的彎矩向加載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有:對(duì)稱的設(shè)置在形成于縱向動(dòng)板(17)上的上下貫通的條形槽孔兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)支撐主板(49)和旋轉(zhuǎn)支撐副板(50)，設(shè)置在所述條形槽孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)主板(44)，所述的旋轉(zhuǎn)主板(44)的兩側(cè)面與位于兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)支撐主板(49)和旋轉(zhuǎn)支撐副板(50)為滑動(dòng)連接，所述的縱向動(dòng)板(17)上對(duì)應(yīng)所述旋轉(zhuǎn)支撐主板(49)的一側(cè)設(shè)置有依次連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(47)、減速器(48)和齒輪軸(46)，所述的齒輪軸(46)貫穿所述的旋轉(zhuǎn)支撐主板(49)與固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)主板(44)側(cè)面上的弧形齒輪(45)相嚙合，位于縱向動(dòng)板(17)下面的旋轉(zhuǎn)主板(44)的下端依次通過相連接的豎向力傳感器上塊(38)、豎向力傳感器(39)、豎向力傳感器下塊(40)和模型固定座板(41)連接所述的筒型基礎(chǔ)模型(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)主板(44)的兩個(gè)側(cè)面上分別形成有多個(gè)弧形導(dǎo)軌(43)，所述的旋轉(zhuǎn)支撐主板(49)和旋轉(zhuǎn)支撐副板(50)的鄰近所述的旋轉(zhuǎn)主板(44)的側(cè)面上分別設(shè)置有與所述的旋轉(zhuǎn)主板(44)上的多個(gè)弧形導(dǎo)軌(43)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)滑塊(42)，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)滑塊(42)上對(duì)應(yīng)所述的弧形導(dǎo)軌(43)形成有向內(nèi)凹進(jìn)的滑槽，所述的弧形導(dǎo)軌(43)嵌入在所對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)滑塊(42)的滑槽內(nèi)，并能夠沿所述的滑槽滑動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的豎向力傳感器(39)的外側(cè)套有起保護(hù)作用的傳感器固定套(7)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的淺基礎(chǔ)V-H-M空間加荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)主板(44)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為0.5m，旋轉(zhuǎn)主板(44)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓心在模型固定座板(41)表面的圓心處。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK104294864SQ201410567506
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】劉潤(rùn), 陳廣思 申請(qǐng)人:天津大學(xué)