一种高频振动沉桩模拟试验装置的制作方法

本技术涉及建筑桩基工程，特别是一种高频振动沉桩模拟试验装置。

背景技术：

1、桩是一种提高地基承载力的有效手段。桩的种类有很多，其中的预制桩由于具有施工速度快、承受荷载大、坚固耐久等特点被广泛应用于各大基础工程建设中。但这种桩在施工时有可能对周围的土体或结构物产生会负面影响，因为预制桩一般是用沉桩设备将桩压入土中的。桩基的承载特性水平向承载力研究和竖向承载力研究，这两类研究都需要将模型桩竖直插入模型地基中。其中离心模型试验是重要的研究手段，研究内容主要集中在桩基础(单桩及群桩)的承载力、变形特性；桩基础的抗拔特性；海洋平台基础、箱筒形基础、桶形基础在荷载作用下的稳定性及变形等。

2、现有技术中，公开号：cn111424733a，专利名称：基于土工离心机模拟群桩连续打桩及竖向加载的试验系统，公开了基于土工离心机模拟群桩连续打桩及竖向加载的试验系统，包括模型箱、竖向加载机构、xy移动平台、吸桩装置和加载板，模型箱分为储桩室和压桩室，xy移动平台安装在模型箱上，竖向加载机构安装在xy移动平台上。竖向加载机构通过吸桩装置吸取出储桩室内的模型桩，并打入压桩室的土层，吸桩装置上安装的压力传感器测量桩头压力。

3、该方案中通过竖向加载结构实现模型桩直接压入土体内，模型桩进入土中对土的冲击力较小，竖向加载结构需要对模型桩施加较大的力才能实现；

4、试验时，需要将实际工程中的振动频率与模型进行相应放大才能满足频率比尺，因此需要设计一种放大振动频率的装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种高频振动沉桩模拟试验装置。用于离心模型试验时在模型箱内高频振动沉桩，包括横梁，架设于模型箱两侧，

2、支撑组件，与所述横梁滑动连接；

3、框架，与所述支撑组件滑动连接；

4、驱动组件，与所述框架固定连接；

5、凸轮，与框架转动连接，并与驱动组件传动连接以使驱动组件驱动凸轮转动；

6、导向组件，一端与框架固定连接，另一端与凸轮相互接触，底部固定有模型桩。

7、所述导向组件包括第二滑块，与所述框架固定连接；

8、第二滑轨，与所述第二滑块滑动连接；

9、第一转轴和第一从动轮，所述第二滑块固定有第一转轴，所述第一转轴固定有第一从动轮，所述第一从动轮与所述凸轮外轮廓相互接触。

10、所述导向组件还包括第二转轴和第二从动轮，所述第二滑块固定有第二转轴，所述第二转轴固定有第二从动轮，所述第二从动轮与所述凸轮外轮廓相互接触，所述第一从动轮与所述第二从动轮沿所述凸轮对称分布。

11、所述凸轮周侧为交错分布的凸起部与凹陷部，所述第一从动轮与凸起部相互接触时所述第二从动轮与所述凹陷部相互接触，所述第一从动轮与所述凹陷部相互接触时所述第二从动轮与所述凸起部相互接触。

12、所述支撑组件包括轨道座，一端与横梁滑动连接；

13、第一滑轨，固定于所述轨道座；

14、第一滑块，与所述第一滑轨滑动设置，所述第一滑块固定有框架。

15、所述驱动组件包括驱动电机，与所述框架固定连接；

16、主动带轮，与所述框架转动设置，并与所述驱动电机输出端固定连接；

17、从动带轮，与所述框架转动设置，所述从动带轮与所述凸轮同轴设置且固定连接；

18、传送带，与所述主动带轮、所述从动带轮传动连接。

19、还包括位置调节组件，所述位置调节组件包括横向调节部和纵向调节部，所述横向调节部和所述纵向调节部相互垂直设置，所述横向调节部与所述轨道座滑动连接。

20、所述横向调节部包括第三滑轨，与横梁固定连接；

21、第三滑块，一端与所述第三滑轨滑动连接，另一端与所述轨道座固定连接。

22、所述纵向调节部包括第四滑块，与所述横梁固定连接；

23、第四滑轨，一端与所述第四滑块滑动连接，另一端与模型箱固定连接，所述第四滑轨沿模型箱对称设置有两个且相互平行。

24、利用本实用新型的技术方案制作的一种高频振动沉桩模拟试验装置，达到的有益效果：

25、(1)土工离心模型试验中各种试验参数都需要遵满足比尺关系，试验时需要将实际工程中的振动频率进行相应放大才能满足频率比尺，本方案中通过驱动组件驱动凸轮转动，第一从动轮与第二从动轮循环往复的与凸轮外轮廓的凸起部与凹陷部相互接触，第二滑轨带动模型桩循环往复的上升或下降，实现高频振动沉桩；

26、(2)沉桩过程中对模型桩内的土不停的施加压力，沉桩过程需要加载机构施加的力更小，效率更高；

27、(3)模型桩两侧设置有相互垂直的横向调节部和纵向调节部，可调整模型箱内的沉桩位置，使模型箱内任意位置均可进行沉桩操作，进而实现离心模拟试验。

技术特征：

1.一种高频振动沉桩模拟试验装置，用于在模型箱(10)内高频振动沉桩，其特征在于，包括横梁(1)，架设于模型箱(10)两侧，

2.根据权利要求1所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，所述导向组件(6)包括第二滑块(62)，与所述框架(3)固定连接；

3.根据权利要求2所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，所述凸轮(5)周侧为交错分布的凸起部(51)与凹陷部(52)，所述第一从动轮(64)与凸起部(51)相互接触时所述第二从动轮(66)与所述凹陷部(52)相互接触，所述第一从动轮(64)与所述凹陷部(52)相互接触时所述第二从动轮(66)与所述凸起部(51)相互接触。

4.根据权利要求1所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，所述支撑组件(2)包括轨道座(21)，一端与横梁(1)滑动连接；

5.根据权利要求4所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，所述驱动组件(4)包括驱动电机(41)，与所述框架(3)固定连接；

6.根据权利要求4所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，还包括位置调节组件，所述位置调节组件包括横向调节部(7)和纵向调节部(8)，所述横向调节部(7)和所述纵向调节部(8)相互垂直设置，所述横向调节部(7)与所述轨道座(21)滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，所述横向调节部(7)包括第三滑轨(71)，与横梁(1)固定连接；

8.根据权利要求6所述的一种高频振动沉桩模拟试验装置，其特征在于，所述纵向调节部(8)包括第四滑块(82)，与所述横梁(1)固定连接；

技术总结
本技术公开了一种高频振动沉桩模拟试验装置，用于离心模型试验时在模型箱内高频振动沉桩，包括横梁，架设于模型箱两侧，支撑组件，与所述横梁滑动连接；框架，与所述支撑组件滑动连接；驱动组件，与所述框架固定连接；凸轮，与框架转动连接，并与驱动组件传动连接以使驱动组件驱动凸轮转动；导向组件，一端与框架固定连接，另一端与凸轮相互接触，底部固定有模型桩。本技术的有益效果是，驱动组件驱动凸轮转动，第一从动轮与第二从动轮循环往复的与凸轮外轮廓的凸起部与凹陷部相互接触，第二滑轨带动模型桩循环往复的上升或下降，实现高频振动沉桩，沉桩过程中对模型桩内的土不停的施加压力，效率更高。

技术研发人员：王斐,张明进,安晓宇,李少希,杨阳,乔华倩,朱傲然,乾东岳,许海勇,齐春风,刘哲,张明,章日红
受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所
技术研发日：20230530
技术公布日：2024/1/15