1.一种地基基础模型水平循环荷载试验装置,包括模型箱(1),模型箱(1)顶部设置有反力架(4),反力架(4)上安装有伺服电缸(5),伺服电缸(5)导杆端部连接有荷载传感器(51),其特征在于,模型桩(3)上端固定有活动铰(7),荷载传感器(51)与活动铰(7)通过弹簧(6)相连;活动铰(7)上相对弹簧(6)的另一侧连接有钢绞线(9),钢绞线(9)绕过设置于模型箱(1)顶部边缘位置的滑轮(8),钢绞线(9)末端连接有砝码盘(10);弹簧(6)轴线、活动铰(7)水平中心线以及钢绞线(9)水平段在同一水平面上;模型桩(3)上还连接有位移传感器(31),用于试验时的位移监测。
2.根据权利要求1所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,活动铰(7)具有一侧开口的套环,且开口侧具有一对柄部,所述一对柄部通过螺栓连接使得所述套环能够套接并固定在模型桩(3)上;所述套环另一侧设有用于连接钢绞线(9)的圆扣。
3.根据权利要求2所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,荷载传感器(51)连接有带圆环的拉杆;弹簧(6)两端分别连接所述螺栓与圆环。
4.根据权利要求1所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,弹簧(6)的极限拉力大于伺服电缸(5)的最大允许荷载。
5.根据权利要求1所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,模型箱(1)顶部固定有横向的底座平台,底座平台上固定有支撑钢架,反力架(4)可转动地设置在所述支撑钢架上,使得伺服电缸(5)能够在竖直平面内调整加载角度;所述底座平台上沿长度方向设置若干孔洞,支撑钢架通过底座平台上不同的孔洞实现位置的调整及固定。
6.根据权利要求5所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,反力架(4)上具有一对对称布置的半圆弧孔,对称布置的半圆弧孔的圆心处设置一个螺栓孔;反力架(4)通过所述螺栓孔和一对半圆弧孔配合螺栓实现与支撑钢架的转动配合及固定。
7.根据权利要求1所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,模型箱(1)顶部边缘位置固定有前垫板(81),滑轮(8)通过一对横向垫板(83)固定在后垫板(82)上;后垫板(82)上具有竖向腰型孔,其与前垫板(81)通过螺栓连接并能够上下移动调节滑轮(8)的高度。
8.一种地基基础模型水平循环荷载试验方法,采用权利要求1至7中任一项所述的地基基础模型水平循环荷载试验装置,其特征在于,包括:在模型箱(1)中铺填试验土样(2)至指定高度,通过埋入或压入方式将模型桩(3)设置在土体中;安装弹簧(6)、活动铰(7)、位移传感器(31)及钢绞线(9),保证弹簧(6)轴线、活动铰(7)水平中心线以及钢绞线(9)水平段在同一水平面上;开始循环加载,过程中在砝码盘(10)中添加砝码,砝码盘(10)中添加的砝码总重量不超过伺服电缸(5)允许施加最大荷载与模型桩(3)最大受力荷载的差值。
9.根据权利要求8所述的地基基础模型水平循环荷载试验方法,其特征在于,砝码根据荷载反馈值分级添加,包括:将需要添加的砝码总重量等分为若干份,伺服电缸(5)开始施加荷载,当荷载反馈值达到一份砝码的重量时,开始缓慢放置一份砝码;按此继续分级添加剩余砝码,直到砝码添加完毕。
10.根据权利要求9所述的地基基础模型水平循环荷载试验方法,其特征在于,分级添加砝码需在循环加载试验第一次循环卸载荷载之前全部完成。