1.一种地基基础模型多向加载试验装置,包括模型箱,其特征在于,还包括加载控制系统,模型箱顶部设有竖直面加载系统,模型箱侧面设有水平面加载系统;
竖直面加载系统包括伺服电缸、底座平台、支撑钢架、旋转反力架和压力传感器,底座平台固定在模型箱顶部,支撑钢架固定在底座平台上,竖直面加载系统的伺服电缸固定在竖直面加载系统的旋转反力架上,竖直面加载系统的旋转反力架可转动地固定在支撑钢架的竖直板上,实现竖直面加载系统的伺服电缸在竖直面内的加载角度可调节;
水平面加载系统包括伺服电缸、T形升降平台、旋转反力架和压力传感器,水平面加载系统的伺服电缸固定在水平面加载系统的旋转反力架上,T形升降平台设置在模型箱侧面,水平面加载系统的旋转反力架可转动地固定在T形升降平台顶部,实现水平面加载系统的伺服电缸在水平面内的加载角度可调节;
压力传感器一端与对应的伺服电缸导杆顶部连接,另一端与地基基础模型上的连接点连接;
加载控制系统用于控制竖直面加载系统和水平面加载系统中的伺服电缸动作,并通过压力传感器实现试验过程中荷载监测。
2.根据权利要求1所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,旋转反力架呈“L”型,主要由一块预留孔洞的加载设备固定板和一块设置一对对称布置半圆弧镂空的底座板垂直拼接而成;伺服电缸导杆穿过加载设备固定板的预留孔洞并与之固定连接,底座板在对称半圆弧镂空处及其圆心处,分别通过螺栓与T形升降平台或支撑钢架的竖直板连接。
3.根据权利要求2所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,模型箱顶部设有一对定位垫板,定位垫板上沿长度方向设有多个螺纹孔,底座平台通过螺栓固定在所述一对定位垫板上,且位置可调。
4.根据权利要求3所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,底座平台上沿长度方向设有多个螺纹孔,支撑钢架通过螺栓固定在底座平台上,且位置可调。
5.根据权利要求4所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,模型箱侧面固定有水平向的导轨,导轨上滑动设置有悬挂连接板,T形升降平台固定在悬挂连接板上。
6.根据权利要求5所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,T形升降平台在悬挂连接板上的固定高度可调节。
7.根据权利要求1所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,模型箱一侧安装刻有高度标识线的内侧壁透明挡板,用于实现可视化监测。
8.根据权利要求1所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,模型箱上设有侧壁清土门洞,该侧壁清土门洞通过抽拉式挡板或外开式铰链门封闭。
9.一种地基基础模型多向加载试验方法,采用权利要求6所述的地基基础模型多向加载试验装置,其特征在于,包括如下步骤:(1)将试验土体装入模型箱中,并通过埋入或压入方式将地基基础模型设置在土体中;
(2)根据地基基础模型加载点位置,调节底座平台在定位垫板上的位置,使竖直面加载系统中的伺服电缸的竖直投影与地基基础模型在同一个竖直面上,并通过螺栓固定底座平台;
(3)根据试验加载角度要求,调节竖直面加载系统中的旋转反力架的旋转角度,并通过螺栓将旋转反力架的底座板固定;
(4)根据地基基础模型的加载点要求,调节支撑钢架在底座平台上的位置,使竖直面加载系统中的伺服电缸的导杆与地基基础模型加载点接触,并通过螺栓将支撑钢架固定在底座平台上;
(5)当地基基础模型存在第2个加载点或需要施加扭矩力时,根据第2个加载点高度与角度要求,调节T形升降平台上下左右的位置,最后调节水平面加载系统的旋转反力架的旋转角度并固定好旋转反力架;
(6)将竖直面加载系统中的压力传感器和水平面加载系统中的压力传感器分别与地基基础模型上的连接点连接;
(7)通过加载控制系统对各伺服电缸发出加载命令,并实时采集各伺服电缸和各压力传感器的数据,直至达到试验终止条件并终止加载。