一種用于模擬Rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置

本發明屬于土木工程領域的樁基工程，涉及了一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置。

背景技術：

1、在工程建設中，樁基工程的需求日益增加，尤其是在橋梁、高層建筑和港口等領域。樁基作為重要的基礎形式，其穩定性和安全性至關重要。在地震作用下，樁基會受到水平振動的影響，這對樁基的設計和施工提出了更高的要求。樁基礎的形式多樣，包括端承樁和摩擦樁，每種形式適用于不同的地質條件和荷載要求。模擬地震rayleigh波下樁的水平振動特性，有助于提高工程的抗震性能。

2、由于目前對地震rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置尚不存在或較少，很多工程問題得不到很好的解決。因此，采用模型試驗，通過模型試驗能夠更好的反映樁的承載特性。在面臨水平振動荷載作用的情境下，往往會發現可用的加載裝置數量相對較少，這不僅限制了實驗或應用的可能性，而且這些加載裝置的結構往往還相當復雜。而且，這些裝置在運行過程中極易受到外界多種因素的干擾。

技術實現思路

1、針對上述問題，本發明的第一目的是提供了一種能夠確保實驗操作簡單、容易上手并且保證試驗數據可用性的用于模擬rayleigh波下單樁水平振動荷載試驗裝置；

2、本發明的第二目的是提供了一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置的實驗方法。

3、本發明的技術方案是：本發明所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動荷載試驗裝置，包括模型箱，在繞過模型箱邊緣上部設有鋼絞線，左側通過環扣連接固定端并且保證實驗過程不脫離固定端，右側通過環扣連接一個彈簧測力計，再接著在彈簧測力計右側用鋼絞線連接試驗樁上左側活動鉸，在通過鋼絞線連接右側活動鉸繞過設置于模型箱上部邊緣位置的滑輪，鋼絞線末端連接有砝碼盤，彈簧測力計軸線、活動鉸水平中心線以及鋼絞線水平段在同一水平面上，試驗樁上還連接有位移傳感器，用于實驗位移監測。

4、進一步的，在實驗中使用的鋼絞線直徑是統一的。

5、進一步的，所述活動鉸具有一側開口的套環，且開口側具有一對柄部，所述一對柄部通過螺栓連接使得所述套環能夠套接并固定在試驗樁上；所述套環另一側設有用于連接鋼絞線的環扣。

6、進一步的，所述彈簧兩側分別連接所述螺栓與環扣，試驗樁上的位移傳感器應與鋼絞線在同一水平線上。

7、進一步的，所述彈簧測力計的軸線、活動鉸的水平中心線，滑輪以及鋼絞線的水平段在同一水平面上，保證實驗的正確性。

8、進一步的，在模型箱中填試驗土樣，達到設定試驗樁下端的位置。

9、進一步的，把試驗樁置于已埋入的試驗土樣，然后繼續在模型箱中填試驗土樣。

10、進一步的，本發明所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動荷載試驗裝置的操作方法是：包括；在模型箱中鋪填試驗土樣至指定高度，通過埋入或壓入方式將模型樁設置在試驗土樣中；安裝彈簧測力計、活動鉸、位移傳感器及鋼絞線，保證彈簧彈簧測力計軸線、活動鉸水平中心線以及鋼絞線水平段在同一水平面上；開始水平加載，過程中在砝碼盤中添加砝碼,砝碼盤中添加的砝碼總重量不超過彈簧測力計允許施加最大荷載與試驗樁最大受力荷載的差值。

11、進一步的，砝碼分級添加，包括；將需要添加的砝碼總重量等分為若干份，開始緩慢放置一份砝碼；按此繼續分級添加剩余砝碼,直到砝碼添加完畢；砝碼總重量不應大于彈簧測力計允許施加最大荷載。

12、進一步的，分級添加砝碼需在水平加載試驗第一次卸載荷載之前全部完成。

13、本發明的有益效果是：本實驗模擬rayleigh波下單樁水平振動荷載試驗通過使用位移傳感器能夠有效提升水平位移試驗數據結果的精確性與可靠性,提高試驗數據的可用性；通過模擬rayleigh波，可以更好地理解地震波在不同介質中的傳播機制，這對于地震勘探和地下結構分析至關重要；rayleigh波的模擬對于研究在復雜介質條件下的特性非常有用，在地基與樁基復雜的相互作用條件下，通過模擬rayleigh波可以預測樁基的動力響應，為工程應用提供理論指導。

技術特征：

1.一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，包括模型箱(9)，在所述模型箱(9)的內部安置有試驗樁(2)，在所述試驗樁(2)的中上端上安置有活動鉸(3)。

2.根據權利要求1所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，所述活動鉸(3)具有一側開口的套環，且開口側具有一對柄部，所述一對柄部通過螺栓連接將套環套接并固定在試驗樁(2)上，在所述套環的另一側設有環扣。

3.根據權利要求1所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，在繞過所述模型箱(9)的上部邊緣安設有鋼絞線(5)，

4.根據權利要求3所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，在靠近所述近模型箱(9)的上部邊緣位置安置有滑輪(6)。

5.根據權利要求4所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，所述彈簧測力計(4)的右側通過鋼絞線(5)連接活動鉸(3)后再繞過設置于模型箱(9)上部邊緣位置的滑輪(6)，

6.根據權利要求2所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，在所述試驗樁(2)上還連接有位移傳感器(11)；

7.根據權利要求1所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，在所述模型箱(9)的內部安置有試驗土樣(10)，

8.根據權利要求5所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，所述彈簧測力計(4)的軸線、活動鉸(3)的水平中心線、滑輪(6)及鋼絞線(5)的水平段在同一水平面上。

9.根據權利要求3所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置，其特征在于，所述使用的鋼絞線(5)的直徑一致。

10.如權利要求1-9任意一項所述的一種用于模擬rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置的操作方法，其特征在于，其操作方法如下：

技術總結
本發明公開了一種用于模擬Rayleigh波下單樁水平振動的監測裝置；屬于土木工程領域的樁基工程研究領域，包括模型箱，在繞過模型箱邊緣上部設有鋼絞線，左側通過環扣連接固定端并且保證實驗過程不脫離固定端，右側通過環扣連接一個彈簧測力計，再接著在彈簧測力計右側用鋼絞線連接試驗樁上左側活動鉸，在通過鋼絞線連接右側活動鉸繞過設置于模型箱上部邊緣位置的滑輪，鋼絞線末端連接有砝碼盤，彈簧測力計軸線、活動鉸水平中心線以及鋼絞線水平段在同一水平面上，試驗樁上還連接有位移傳感器，用于實驗位移監測。

技術研發人員：曹小林,薛連彬,周鳳璽,王智強,王彥平
受保護的技術使用者：蘭州理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13