浅基础v-h-m空间加荷测量实验装置制造方法
【专利摘要】一种浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，包括有由多个横梁、多个侧梁、四个纵梁和多个斜拉筋构成的支撑框架，支撑框架内的下部设置有试验用土槽，支撑框架内的上部对应土槽设置有用于调整筒型基础模型位置的加载装置，加载装置包括有用于调整筒型基础模型横向位移的横向加载运动机构、位于横向加载运动机构下面的用于调整筒型基础模型竖向位移的竖向加载运动机构和设置在竖向加载运动机构上的用于调整筒型基础模型角度的弯矩向加载运动机构。本发明可以准确的模拟风电基础所承受的各种荷载组合，并对基础在承载过程的土体抗力及地基变形进行有效的测量，具有相当的准确性和可靠性。可保证风机在设计寿命期间的安全运行。
【专利说明】浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种试验装置。特别是涉及一种浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置。
【背景技术】
[0002]人类进入二十一世纪，能源危机日益突出。风能作为一种可再生的清洁能源，成为缓解全球能源紧张形势的新方向。但是，作为风力发电机的重要组成部分一风电基础存在建造成本高，施工及安装难度大等特点。而且与传统的结构物基础相比，不仅要承受足够的竖向荷载，还要承受大弯矩与较大的水平力作用。风机在工作的条件下是受到的不仅是静荷载的作用，而是三维的动力作用。综上所述，由于风电基础的受力特点的复杂性和不确定性，风电基础的稳定性设计成为了风电发展的关键问题之一。
[0003]在风电基础稳定性设计过程中，一般将基础所受的荷载转化为竖向，水平及弯矩三个自由度的荷载组合进行验算设计。由于可以引起基础失稳的三种荷载组合有很多种组合，在设计过程中引入地基破坏包络面的方法对风电基础的稳定性进行分析。所谓地基破坏包络面是指，在水平荷载、竖向荷载和力矩荷载共同作用下，地基达到整体破坏或极限平衡状态时，各个荷载分量的组合在三维荷载空间(竖向，水平及弯矩)中形成的一个外凸曲面。当荷载组合位于破坏包络面以内时则地基处于稳定状态，反之地基失稳。而风点基础地基破坏保罗面的建立通过数值计算是很难得到一个令人满意的结果的，需要通过相应的物理试验进行验证。通过风电基础三维加载试验可以准确的确定地基破坏包络面的大小、形状，从而可以有效的评估风电基础的工作状态，保障风电机组的安全。由此可以，评估风电基础受荷组合是否处于地基破坏包络面内对风电基础设计具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够检测在模拟不同土质条形下风电在各种荷载组合下的地基变形及失稳条件的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，包括有由多个横梁、多个侧梁、四个纵梁和多个斜拉筋构成的支撑框架，所述的支撑框架内的下部设置有试验用土槽，所述支撑框架内的上部对应所述土槽设置有用于调整筒型基础模型位置的加载装置，所述的加载装置包括有用于调整筒型基础模型横向位移的横向加载运动机构、位于横向加载运动机构下面的用于调整筒型基础模型竖向位移的竖向加载运动机构和设置在竖向加载运动机构上的用于调整筒型基础模型角度的弯矩向加载运动机构。
[0006]所述的横向加载运动机构包括有:分别设置在支撑框架中与所述的纵梁相连接的前、后侧的横梁上的两个结构相同的横向导轨机构，设置在两个横向导轨机构之间并能够沿两个横向导轨机构横向移动的水平主板，所述的水平主板上端面的一端悬空的设置有依次连接的水平电机、水平减速器、水平电机支撑架、联轴器和联接上部支撑主块，其中，所述的水平电机支撑架和联接上部支撑主块的上端通过一个连接板固定在支撑框架中与所述的连接板相对应的一个横梁的下面，所述联轴器的输出轴连接横向丝杠的一端，所述横向丝杠的另一端贯穿所述联接上部支撑主块能够旋转的连接在悬空的设置在水平主板上端面另一端的联接上部支撑副块上，所述的联接上部支撑副块的上端通过所述的连接板固定在支撑框架中与所述的连接板相对应的那个横梁的下面，所述的横向丝杠上分别螺纹连接有悬空设置在水平主板上方的悬空螺母座和固定设置在水平主板上的联接下部螺母座，所述的联接下部螺母座通过两个拉压力传感器连接所述的悬空螺母座，其中所述的横向丝杠是通过固定在所述联接下部螺母座上的横向丝杠付(30)而形成与所述的联接下部螺母座螺纹连接，所述的联接下部螺母座上设置有水平位移传感器联接端，所述水平位移传感器联接端上固定连接水平位移传感器探杆的端部，所述的水平位移传感器的主体固定连接在支撑框架中与所述的连接板相对应的那个横梁的下面。
[0007]所述的横向导轨机构包括有上下对应设置的上水平垫板和下水平垫板，相对应的固定在上水平垫板和下水平垫板上的上水平导轨和下水平导轨，所述的水平主板两侧的上端面和下端面上分别设置有能够沿所对应的上水平导轨或下水平导轨移动的水平滑块。
[0008]所述的水平主板的四个端角上分别固定设置有用于对位于下面的竖向加载运动机构进行导向的上下贯通的纵向导柱套。
[0009]所述的竖向加载运动机构包括有纵向动板和一端分别通过纵向导柱锁紧母固定在所述纵向动板四个端角上的纵向导柱，所述纵向动板四个端角上的纵向导柱的另一端分别贯穿所对应的设置在水平主板的四个端角上的纵向导柱套位于所述水平主板的上面，所述纵向动板上还通过纵向丝杆支撑块能够旋转的垂直设置有纵向丝杆，所述纵向丝杆的上端伸出至水平主板的上方，所述纵向丝杆通过固定在水平主板上的纵向丝杆付而与所述水平主板螺纹连接，所述纵向丝杆的下端位于所述纵向动板的下面，所述纵向动板的上端面还设置有相互连接的纵向电机和纵向减速器，所述纵向减速器的输出轴贯穿所述的纵向动板位于纵向动板的下面，并通过传送带与所述纵向丝杆的下端相连，所述水平主板上通过纵向位移传感器支座上下贯通的固定设置有纵向位移传感器，所述纵向位移传感器探杆的端部固定连接在所述纵向动板的上端面上。
[0010]所述的纵向丝杆支撑块的轴向中心孔内设置有由依次设置的上推力轴承、滚针轴承、下推力轴承和轴承组成的轴承组，所述的纵向丝杆贯穿所述的轴承组，并通过所述的轴承组与所述的纵向动板旋转的连接。
[0011]所述的弯矩向加载运动机构包括有:对称的设置在形成于纵向动板上的上下贯通的条形槽孔两侧的旋转支撑主板和旋转支撑副板，设置在所述条形槽孔内的旋转主板，所述的旋转主板的两侧面与位于两侧的旋转支撑主板和旋转支撑副板为滑动连接，所述的纵向动板上对应所述旋转支撑主板的一侧设置有依次连接的旋转电机、减速器和齿轮轴，所述的齿轮轴贯穿所述的旋转支撑主板与固定设置在旋转主板侧面上的弧形齿轮相啮合，位于纵向动板下面的旋转主板的下端依次通过相连接的竖向力传感器上块、竖向力传感器、竖向力传感器下块和模型固定座板连接所述的筒型基础模型。
[0012]所述的旋转主板的两个侧面上分别形成有多个弧形导轨，所述的旋转支撑主板和旋转支撑副板的邻近所述的旋转主板的侧面上分别设置有与所述的旋转主板上的多个弧形导轨相对应的多个旋转滑块，每一个旋转滑块上对应所述的弧形导轨形成有向内凹进的滑槽，所述的弧形导轨嵌入在所对应旋转滑块的滑槽内，并能够沿所述的滑槽滑动。
[0013]所述的竖向力传感器的外侧套有起保护作用的传感器固定套。
[0014]所述的旋转主板的转动半径为0.5m,旋转主板的转动圆心在模型固定座板表面的圆心处。
[0015]本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，针对风电基础的受荷特点，适用于风电基础小模型比尺的试验设备。该设备可以准确的模拟风电基础所承受的各种荷载组合，并对基础在承载过程的土体抗力及地基变形进行有效的测量，具有相当的准确性和可靠性。对风电基础工程的设计，基础稳定性验算及安全评估具有重要的意义，可保证风机在设计寿命期间的安全运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构示意图；
[0017]图2是本发明中加载装置的结构示意图；
[0018]图3是本发明中水平主板与横向导轨机构结合的结构示意图；
[0019]图4是本发明中水平主板上部结构示意图；
[0020]图5是图4中水平位移传感器设置结构示意图；
[0021]图6是本发明中横向加载运动机构的结构示意图；
[0022]图7是与图6不同方向的横向加载运动机构的结构示意图；
[0023]图8是本发明中竖向加载运动机构的结构示意图；
[0024]图9是图8的仰视图；
[0025]图10图8中纵向丝杠支撑块内部结构示意图；
[0026]图11本发明中纵向动板上部的结构示意图；
[0027]图12是与图11不同方向的纵向动板上部的结构示意图；
[0028]图13本发明中弯矩向加载运动机构的结构示意图；
[0029]图14是弯矩向加载运动机构的结构示意图；
[0030]图15是与图14不同方向的弯矩向加载运动机构的结构示意图；
[0031]图16弯矩向加载运动机构部分结构示意图；
[0032]图17本发明使用状态的整体示意图；
[0033]图18是V-H-M加载空间中地基承载力包络线。
[0034]图中
[0035]1:横梁2:侧梁
[0036]3:纵梁4:斜拉筋
[0037]5: 土槽6:加载装置
[0038]7:传感器固定套8:筒型基础模型
[0039]9:纵向导柱10:纵向导柱套
[0040]Ila:上水平垫板Ilb:下水平垫板
[0041]12a:上水平导轨12b:下水平导轨
[0042]13:水平滑块14:纵向位移传感器
[0043]15:纵向位移传感器支座16:水平主板
[0044]17:纵向动板18:纵向丝杆
[0045]19:纵向丝杆付20:纵向丝杆支撑块
[0046]21:纵向电机22:纵向减速器
[0047]23:纵向导柱锁紧母24:传送带
[0048]25:水平位移传感器26:水平位移传感器联接端
[0049]27:联接上部支撑副块28:横向丝杠
[0050]29:悬空螺母座30:横向丝杠付
[0051]31:拉压力传感器32:联接下部螺母座
[0052]33:联接上部支撑主块34:联轴器
[0053]35:水平电机支撑架36:水平电机
[0054]37:水平减速器38:竖向力传感器上块
[0055]39:竖向力传感器40:竖向力传感器下块
[0056]41:模型固定座板42:旋转滑块
[0057]43:弧形导轨44:旋转主板
[0058]45:弧形齿轮46:齿轮轴
[0059]47:旋转电机48:减速器
[0060]49:旋转支撑主板50:旋转支撑副板
[0061]51:上推力轴承52:滚针轴承
[0062]53:轴承54:横向导轨机构
[0063]55:连接板56:支撑框架
[0064]57:下推力轴承58:计算机
[0065]59:多轴控制器60:动态数据采集仪
[0066]61:辅助数据线62:浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置
【具体实施方式】
[0067]下面结合实施例和附图对本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置做出详细说明。
[0068]如图1、图2所示，本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，包括有由多个横梁1、多个侧梁2、四个纵梁3和多个斜拉筋4构成的支撑框架56，所述的支撑框架56内的下部设置有试验用土槽5，所述支撑框架56内的上部对应所述土槽5设置有用于调整筒型基础模型8位置的加载装置6，所述的加载装置6包括有用于调整筒型基础模型8横向位移的横向加载运动机构、位于横向加载运动机构下面的用于调整筒型基础模型8竖向位移的竖向加载运动机构和设置在竖向加载运动机构上的用于调整筒型基础模型8角度的弯矩向加载运动机构。本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置的支撑框架56，采用长宽高为1.40mX 0.86mX3.0Om的钢架，为保证整体刚度的稳定性，钢架采用镀锌10号槽钢。其中钢架分为两部分，下部钢架内部放置试验土槽，上部钢架内放置加载装置，
[0069]如图3、图4、图5、图6、图7所示，所述的横向加载运动机构包括有:分别设置在支撑框架56中与所述的纵梁3相连接的前、后侧的横梁I上的两个结构相同的横向导轨机构54,设置在两个横向导轨机构54之间并能够沿两个横向导轨机构54横向移动的水平主板16，所述的水平主板16上端面的一端悬空的设置有依次连接的水平电机36、水平减速器37、水平电机支撑架35、联轴器34和联接上部支撑主块33，其中，所述的水平电机支撑架35和联接上部支撑主块33的上端通过一个连接板55固定在支撑框架56中与所述的连接板55相对应的一个横梁I的下面，所述联轴器34的输出轴连接横向丝杠28的一端，所述横向丝杠28的另一端贯穿所述联接上部支撑主块33能够旋转的连接在悬空的设置在水平主板16上端面另一端的联接上部支撑副块27上，所述的联接上部支撑副块27的上端通过所述的连接板55固定在支撑框架56中与所述的连接板55相对应的那个横梁I的下面，所述的横向丝杠28上分别螺纹连接有悬空设置在水平主板16上方的悬空螺母座29和固定设置在水平主板16上的联接下部螺母座32，所述的联接下部螺母座32通过两个拉压力传感器31连接所述的悬空螺母座29，其中所述的横向丝杠28是通过固定在所述联接下部螺母座32上的横向丝杠付30而形成与所述的联接下部螺母座32螺纹连接，所述的联接下部螺母座32上设置有水平位移传感器联接端26，所述水平位移传感器联接端26上固定连接水平位移传感器25探杆的端部，所述的水平位移传感器25的主体固定连接在支撑框架56中与所述的连接板55相对应的那个横梁I的下面。
[0070]所述的横向导轨机构54包括有上下对应设置的上水平垫板Ila和下水平垫板11b，相对应的固定在上水平垫板Ila和下水平垫板Ilb上的上水平导轨12a和下水平导轨12b，所述的水平主板16两侧的上端面和下端面上分别设置有能够沿所对应的上水平导轨12a或下水平导轨12b移动的水平滑块13。在支撑框架56的中部左右两侧各设置两道横梁，在上横梁的下面设置上水平垫板11a，在下横梁的上面设置水平垫板11b，在上水平垫板IIa和下水平垫板Ilb上设置上水平导轨12a和下水平导轨12b,在每个水平导轨上各设有两个滑块，加载装置的水平主板16与左右上下共八个滑块联接，构成水平运动模块的主要载体。
[0071]所述的水平主板16的四个端角上分别固定设置有用于对位于下面的竖向加载运动机构进行导向的上下贯通的纵向导柱套10。
[0072]横向加载运动机构使得水平电机通过水平减速器和联轴器带动横向丝杠转动，横向丝杠通过水平电机支撑架，联接上部支撑主块及联接上部支撑副块与支撑框架中部侧梁上的横梁通过螺丝固定，使得横向丝杠在转动时保持位置不动。在横向丝杠转动时，其反作用于悬空螺母座，使得悬空螺母座在横向丝杠上前后移动，悬空螺母座在远离水平电机一侧通过并列的两个拉压力传感器与联接下部螺母座连接，而联接下部螺母座与其下部的水平主板相连接，而水平主板的两侧为上下八个滑块，可以使得水平主板在水平电机转动时，通过横向丝杠，悬空螺母座，拉压力传感器及下部联接螺母座的传动机构在水平向上产生前后移动，完成横向加载运动机构的水平向运动动作。水平向的推力可以通过两个拉压力传感器获得，在悬空螺母座的上方设置水平位移传感器联接端，通过与固定在侧梁上方横梁上的水平位移传感器的位移探杆相连，通过水平位移传感器完成测量水平向运动的位移大小。
[0073]如图8、图9所示,所述的竖向加载运动机构包括有纵向动板17和一端分别通过纵向导柱锁紧母23固定在所述纵向动板17四个端角上的纵向导柱9，所述纵向动板17四个端角上的纵向导柱9的另一端分别贯穿所对应的设置在水平主板16的四个端角上的纵向导柱套10位于所述水平主板16的上面，所述纵向动板17上还通过纵向丝杆支撑块20能够旋转的垂直设置有纵向丝杆18，所述纵向丝杆18的上端伸出至水平主板16的上方，所述纵向丝杆18通过固定在水平主板16上的纵向丝杆付19而与所述水平主板16螺纹连接，所述纵向丝杆18的下端位于所述纵向动板17的下面，所述纵向动板17的上端面还设置有相互连接的纵向电机21和纵向减速器22，所述纵向减速器22的输出轴贯穿所述的纵向动板17位于纵向动板17的下面，并通过传送带24与所述纵向丝杆18的下端相连，所述水平主板16上通过纵向位移传感器支座15上下贯通的固定设置有纵向位移传感器14，所述纵向位移传感器14探杆的端部固定连接在所述纵向动板17的上端面上，完成测量纵向动板相对于水平主板的纵向位移。
[0074]通过纵向电机的转动，经过纵向减速器，通过传送带带动纵向丝杠转动，使得纵向丝杠与固定于水平主板上的丝杠付的相互作用，使得纵向动板上下运动，从而构成竖向加载运动机构。
[0075]如图10所示，所述的纵向丝杆支撑块20的轴向中心孔内设置有由依次设置的上推力轴承51、滚针轴承52、下推力轴承57和轴承53组成的轴承组，所述的纵向丝杆18贯穿所述的轴承组，并通过所述的轴承组与所述的纵向动板17旋转的连接。
[0076]如图13、图14、图15、图16所示，所述的弯矩向加载运动机构包括有:对称的设置在形成于纵向动板17上的上下贯通的条形槽孔两侧的旋转支撑主板49和旋转支撑副板50，设置在所述条形槽孔内的旋转主板44，所述的旋转主板44的两侧面与位于两侧的旋转支撑主板49和旋转支撑副板50为滑动连接，所述的纵向动板17上对应所述旋转支撑主板49的一侧设置有依次连接的旋转电机47、减速器48和齿轮轴46，所述的齿轮轴46贯穿所述的旋转支撑主板49与固定设置在旋转主板44侧面上的弧形齿轮45相啮合，完成弯矩加载运动模式位于纵向动板17下面的旋转主板44的下端依次通过相连接的竖向力传感器上块38、竖向力传感器39、竖向力传感器下块40和模型固定座板41连接所述的筒型基础模型8，通过竖向力传感器采集竖向力数据。如图2所示，所述的竖向力传感器39的外侧套有起保护作用的传感器固定套7。为保护竖向力传感器在弯矩及水平作用下的安全性，在模型固定座板41上部安装传感器固定套7，将竖向力传感器上块，竖向力传感器，竖向力传感器下块套在其中，上部直接套在旋转主板上，其上部与旋转主板直接留有空隙，防止在竖向力作用时产生较大的摩擦力而影响测量精度，
[0077]所述的旋转主板44的两个侧面上分别形成有多个弧形导轨43，所述的旋转支撑主板49和旋转支撑副板50的邻近所述的旋转主板44的侧面上分别设置有与所述的旋转主板44上的多个弧形导轨43相对应的多个旋转滑块42，每一个旋转滑块42上对应所述的弧形导轨43形成有向内凹进的滑槽，所述的弧形导轨43嵌入在所对应旋转滑块42的滑槽内，并能够沿所述的滑槽滑动。弯矩作用下的转角位移与施加弯矩荷载通过提取电机的输出转矩，并通过计算获得。其中转动主板的转动半径为0.5m，转动圆心在模型固定座板41的表面的圆心处。
[0078]本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，可以实现竖向荷载幅值为O?50kN，水平向幅值为O?20kN，弯矩为O?IkN.m的恒力单项加载运动及恒力联合加载运动；竖向运动幅值为O?70cm，水平向运动幅值为O?30cm，竖向运动幅值为±10°，恒速率单项加载运动及恒速率联合加载运动；恒力及恒速率的联合加载运动。通过多轴控制器可以控制加载的某一方向的加载停止条件及维持条件。通过多轴控制器预留的数据接口可以实现三自由度的动荷载加载过程，其中各向振动频率范围为O?20Hz。
[0079]本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置使用状态如图17所示，所述的纵向位移传感、水平位移传感器、拉压力传感器和竖向力传感器分别连接动态数据采集仪60，所述的纵向电机、水平电机和旋转电机分别连接多轴控制器59，所述的动态数据采集仪60和多轴控制器59分别连接计算机58。本发明的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置的目的是研究风电基础的在地基失稳条件下的荷载组合。通过预先安装在三个纵向电机、水平电机和旋转电机上的三个拉压力传感器及三个位移传感器，可以测量竖向力，水平力，弯矩及相对应的竖向位移，水平向位移及转角。通过型动态数据采集仪进行数据采集，可以同时采集地基抗力及基础位移，采集精度高，可以直接将采集到的力和位移通过计算机软件输出出来。
[0080]下面以研究砂土上直径为20cm高度为6cm的风电筒型基础模型地基破坏包络面为例，试验过程可分为五个阶段，分述如下:
[0081]1、试验准备
[0082]砂土三个方向抗力试验的准备工作可分为填砂夯实，安装试验模型，连接试验装置和仪器三步。
[0083](a)填砂压实。按每1cm—层将砂土填入试验槽中，每次填完，用滚筒将砂土碾压密实，并用环刀法测定该层密实度，将砂土的密实度控制在50%左右，如此反复填筑，直到达到预定标闻。
[0084](b)安装试验模型。将试验模型安装在加载设备下部，固定好。
[0085](C)连接试验装置和仪器。按图17所示，将加载装置，动态数据采集仪，多轴控制器及计算机连接好。
[0086]2、试验与记录
[0087]为获得筒型基础地基破坏包络面，要进行三维swipe试验。试验过程为:
[0088](a)预先施加一定的竖向荷载使筒型基础处于稳定状态，通过多轴控制器保持在下两步的试验过程中竖向力恒定。
[0089](b)沿着水平方向从零加载状态开始以恒定速率方式施加位移uh，直至水平方向上的荷载大小不再随着位移的增大而改变，通过多轴控制器保持在下一步试验过程中水平位移不变，并记录土体水平抗力的变化过程。
[0090](C)沿着弯矩方向从零加载状态开始以恒定速率方式施加转角位移0h，直至水平方向上的荷载大小不再随着位移的增大而改变并，记录土体抗弯力的变化过程。
[0091](d)改变预压竖向荷载的大小，重复上述试验过程，可以得到不同竖向荷载作用下的筒型基础水平与弯矩荷载地基破坏保罗面。
[0092]3、试验数据处理和绘图
[0093]将得到的不同竖向荷载作用下的筒型基础水平与弯矩荷载地基破坏保罗面，绘制在以各向荷载为轴的三维坐标系内，可以得到风电筒型基础的地基破坏三维包络面。图18为归一画的三维包络面在水平一弯矩荷载平面上的投影。
【权利要求】
1.一种浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，包括有由多个横梁(1)、多个侧梁(2)、四个纵梁(3)和多个斜拉筋(4)构成的支撑框架(56)，其特征在于，所述的支撑框架(56)内的下部设置有试验用土槽(5)，所述支撑框架(56)内的上部对应所述土槽(5)设置有用于调整筒型基础模型(8)位置的加载装置￠)，所述的加载装置(6)包括有用于调整筒型基础模型(8)横向位移的横向加载运动机构、位于横向加载运动机构下面的用于调整筒型基础模型(8)竖向位移的竖向加载运动机构和设置在竖向加载运动机构上的用于调整筒型基础模型(8)角度的弯矩向加载运动机构。
2.根据权利要求1所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的横向加载运动机构包括有:分别设置在支撑框架(56)中与所述的纵梁(3)相连接的前、后侧的横梁(1)上的两个结构相同的横向导轨机构(54),设置在两个横向导轨机构(54)之间并能够沿两个横向导轨机构(54)横向移动的水平主板(16)，所述的水平主板(16)上端面的一端悬空的设置有依次连接的水平电机(36)、水平减速器(37)、水平电机支撑架(35)、联轴器(34)和联接上部支撑主块(33)，其中，所述的水平电机支撑架(35)和联接上部支撑主块(33)的上端通过一个连接板(55)固定在支撑框架(56)中与所述的连接板(55)相对应的一个横梁(1)的下面，所述联轴器(34)的输出轴连接横向丝杠(28)的一端，所述横向丝杠(28)的另一端贯穿所述联接上部支撑主块(33)能够旋转的连接在悬空的设置在水平主板(16)上端面另一端的联接上部支撑副块(27)上，所述的联接上部支撑副块(27)的上端通过所述的连接板(55)固定在支撑框架(56)中与所述的连接板(55)相对应的那个横梁(1)的下面，所述的横向丝杠(28)上分别螺纹连接有悬空设置在水平主板(16)上方的悬空螺母座(29)和固定设置在水平主板(16)上的联接下部螺母座(32)，所述的联接下部螺母座(32)通过两个拉压力传感器(31)连接所述的悬空螺母座(29)，其中所述的横向丝杠(28)是通过固定在所述联接下部螺母座(32)上的横向丝杠付(30)而形成与所述的联接下部螺母座(32)螺纹连接，所述的联接下部螺母座(32)上设置有水平位移传感器联接端(26)，所述水平位移传感器联接端(26)上固定连接水平位移传感器(25)探杆的端部，所述的水平位移传感器(25)的主体固定连接在支撑框架(56)中与所述的连接板(55)相对应的那个横梁(1)的下面。
3.根据权利要求2所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的横向导轨机构(54)包括有上下对应设置的上水平垫板(11a)和下水平垫板(11b)，相对应的固定在上水平垫板(11a)和下水平垫板(11b)上的上水平导轨(12a)和下水平导轨(12b)，所述的水平主板(16)两侧的上端面和下端面上分别设置有能够沿所对应的上水平导轨(12a)或下水平导轨(12b)移动的水平滑块(13)。
4.根据权利要求2所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的水平主板(16)的四个端角上分别固定设置有用于对位于下面的竖向加载运动机构进行导向的上下贯通的纵向导柱套(10)。
5.根据权利要求1所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的竖向加载运动机构包括有纵向动板(17)和一端分别通过纵向导柱锁紧母(23)固定在所述纵向动板(17)四个端角上的纵向导柱(9)，所述纵向动板(17)四个端角上的纵向导柱(9)的另一端分别贯穿所对应的设置在水平主板(16)的四个端角上的纵向导柱套(10)位于所述水平主板(16)的上面，所述纵向动板(17)上还通过纵向丝杆支撑块(20)能够旋转的垂直设置有纵向丝杆(18)，所述纵向丝杆(18)的上端伸出至水平主板(16)的上方，所述纵向丝杆(18)通过固定在水平主板(16)上的纵向丝杆付(19)而与所述水平主板(16)螺纹连接，所述纵向丝杆(18)的下端位于所述纵向动板(17)的下面，所述纵向动板(17)的上端面还设置有相互连接的纵向电机(21)和纵向减速器(22)，所述纵向减速器(22)的输出轴贯穿所述的纵向动板(17)位于纵向动板(17)的下面，并通过传送带(24)与所述纵向丝杆(18)的下端相连，所述水平主板(16)上通过纵向位移传感器支座(15)上下贯通的固定设置有纵向位移传感器(14)，所述纵向位移传感器(14)探杆的端部固定连接在所述纵向动板(17)的上端面上。
6.根据权利要求5所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的纵向丝杆支撑块(20)的轴向中心孔内设置有由依次设置的上推力轴承(51)、滚针轴承(52)、下推力轴承(57)和轴承(53)组成的轴承组，所述的纵向丝杆(18)贯穿所述的轴承组，并通过所述的轴承组与所述的纵向动板(17)旋转的连接。
7.根据权利要求1所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的弯矩向加载运动机构包括有:对称的设置在形成于纵向动板(17)上的上下贯通的条形槽孔两侧的旋转支撑主板(49)和旋转支撑副板(50)，设置在所述条形槽孔内的旋转主板(44)，所述的旋转主板(44)的两侧面与位于两侧的旋转支撑主板(49)和旋转支撑副板(50)为滑动连接，所述的纵向动板(17)上对应所述旋转支撑主板(49)的一侧设置有依次连接的旋转电机(47)、减速器(48)和齿轮轴(46)，所述的齿轮轴(46)贯穿所述的旋转支撑主板(49)与固定设置在旋转主板(44)侧面上的弧形齿轮(45)相啮合，位于纵向动板(17)下面的旋转主板(44)的下端依次通过相连接的竖向力传感器上块(38)、竖向力传感器(39)、竖向力传感器下块(40)和模型固定座板(41)连接所述的筒型基础模型(8)。
8.根据权利要求7所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的旋转主板(44)的两个侧面上分别形成有多个弧形导轨(43)，所述的旋转支撑主板(49)和旋转支撑副板(50)的邻近所述的旋转主板(44)的侧面上分别设置有与所述的旋转主板(44)上的多个弧形导轨(43)相对应的多个旋转滑块(42)，每一个旋转滑块(42)上对应所述的弧形导轨(43)形成有向内凹进的滑槽，所述的弧形导轨(43)嵌入在所对应旋转滑块(42)的滑槽内，并能够沿所述的滑槽滑动。
9.根据权利要求7所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的竖向力传感器(39)的外侧套有起保护作用的传感器固定套(7)。
10.根据权利要求7所述的浅基础V-H-M空间加荷测量实验装置，其特征在于，所述的旋转主板(44)的转动半径为0.5m，旋转主板(44)的转动圆心在模型固定座板(41)表面的圆心处。
【文档编号】E02D33/00GK104294864SQ201410567506
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】刘润, 陈广思 申请人:天津大学