CN113390733A - 一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了桥梁柱桩动载荷破坏实验技术领域的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法，包括：试验箱；安装于试验箱内部，用于模拟桥梁柱桩的桥梁柱桩模块；安装于试验箱内部，用于模拟支撑桥梁柱桩的岩石层的支撑模块；安装于试验箱内部，用于对桥梁柱桩模块内的试样进行烘干的烘干模块，安装于试验箱内部，用于对桥梁柱桩模块施加动载荷，以模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷的动载荷施加模块；数据处理模块，用于采集并处理动载荷施加模块的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据。能够准确模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷，从而可以通过实验方法获取较准确的桥梁柱桩临界动载参数，为桥梁安全评估提供参考依据。

Description

一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法
技术领域
本发明属于桥梁柱桩动载荷破坏实验技术领域，具体涉及一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法。
背景技术
桥梁柱桩临界动载参数是衡量桥梁承载能力的重要指标，更是桥梁安全评估的重要依据，然而，横跨水面的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置极少，因为水的压强作用难以在物理实验室真正实现，造成了实验装置设计难度较大。因此，研发桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置具有较大的工程意义，从而为获取其失稳破坏的临界条件提供硬件支持。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置及方法，能够准确模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷，从而可以通过实验方法获取较准确的桥梁柱桩临界动载参数，为桥梁安全评估提供参考依据。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
第一方面，提供一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，包括：试验箱；安装于所述试验箱内部，用于模拟桥梁柱桩的桥梁柱桩模块；安装于所述试验箱内部，用于模拟支撑桥梁柱桩的岩石层的支撑模块；安装于所述试验箱内部，用于对桥梁柱桩模块内的试样进行烘干的烘干模块，安装于所述试验箱内部，用于对所述桥梁柱桩模块施加动载荷，以模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷的动载荷施加模块；数据处理模块，用于采集并处理动载荷施加模块的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据。
进一步地，所述桥梁柱桩模块包括安装于所述试验箱中部的空心柱桩体，若干个所述动载荷施加模块环绕在所述空心柱桩体的四周，所述空心柱桩体上部布置有储存容器、柱状异径旋转腔室，所述柱状异径旋转腔室内部装载旋转电机，所述储存容器通过第一伸缩杆轴与布置在试验箱上端部的三角形支架固定连接；所述储存容器底部布置有均质孔，所述三角形支架位于空心柱桩体内壁侧借助于第一伸缩杆轴与压实块体固定连接，所述压实块体内部设置有空心椭圆孔。
进一步地，空心椭圆孔与均质孔面积相同且为空心柱桩体截面积的1/5。
进一步地，所述数据处理模块包括安装在试验箱一侧的单片机和红外发射器、安装在动载荷施加模块上的加载速度感测器和应力传感器，所述应力传感器沿所述空心柱桩体的外壁均匀布置；所述单片机与红外发射器、加载速度感测器、应力传感器通信连接，所述第一曳引电机通过第一电缆线与第一伸缩杆轴相连，上位机内部设置红外接收器、数据存储器且显示数据表的信息；曳引电机、红外接收器分别与所述单片机通信连接。
进一步地，所述支撑模块包括可拆式设置于所述试验箱的底部、厚度不同的若干个实心钢片，所述实心钢片通过端角插接模块安装于所述试验箱内部的下行轨道，所述端角插接模块包括下行轨道、弧形支撑柱、曲杆、轮槽、支撑板、空心圆柱；所述空心圆柱一侧与下行轨道滑动连接、空心圆柱下部布置支撑板实现限位，所述支撑板与空心圆柱交界处布置轮槽，所述空心圆柱借助定向轮与轮槽滑动连接，所述空心圆柱截面内设置第二弹簧、第二弹簧与曲杆连接且曲杆支撑在空心圆柱斜截面内，所述支撑板另一侧与弧形支撑柱固定连接，所述实心钢片上布置的孔与弧形支撑柱尺寸匹配。
进一步地，所述烘干模块包括安装在试验箱内壁的热交换层，所述热交换层包括暖风流通道和风孔，所述暖风流通道的一侧安装有透气层，所述风孔的边界处安装有风阀，风泵通过风管与暖风流通道贯通以形成局部回路，所述暖风流通道内安装有若干个发热体；所述下行轨道安装在所述热交换层的内壁。
进一步地，所述动载荷施加模块包括不规则支撑体、矩形架、斜支撑、水平杆、凸形槽、弹簧槽、受力传递薄板、矩形凹槽；所述第二曳引电机与矩形架内部的第二伸缩杆轴通过第二电缆线连接，所述第二伸缩杆轴借助第三弹簧与矩形凹槽连接，所述矩形凹槽内部布置加载速度感测器，所述矩形架下部固定连接斜支撑，所述斜支撑侧边固定布置水平杆，所述水平杆的凸形槽外露出动载荷施加模块的边框，所述斜支撑底边布置不规则支撑体与圆柱形底框滑动连接，所述动载荷施加模块的下边框固定连接弹簧槽、弹簧槽上部固定连接第四弹簧，所述弹簧槽下部与受力传递薄板固定连接且弹簧槽内部第四弹簧处于初始状态，所述不规则支撑体为圆形空心环***固定连接矩形边框且矩形边框之间连接第五弹簧构成。
进一步地，所述受力传递薄板为厚度为2mm的镀锡薄板。
第二方面，提供一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验方法，采用第一方面所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，包括：基于给定的实验参数，通过支撑模块模拟支撑桥梁柱桩的岩石层；基于给定的实验参数，通过桥梁柱桩模块模拟桥梁柱桩；启动烘干模块，对桥梁柱桩模块内的桥梁柱桩试样进行烘干；启动动载荷施加模块，对桥梁柱桩模块内的桥梁柱桩试样逐步加载，直至试样破损失稳；数据处理模块采集并处理动载荷施加模块的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据，绘制数据曲线。
进一步地，所述给定的实验参数，包括模型尺寸相似比a，a为实验尺寸与实际尺寸之比。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明所述实验装置通过桥梁柱桩模块、支撑模块模拟桥梁柱桩所处环境，基于动载冲击方法设置动载荷施加模块，通过动载荷施加模块实现了水压强作用的等效，并设置合理的加载速率，通过加载速度感测器实施感测进行反馈分析，此方法与实际情况较为符合，动载荷加载精确，能够准确模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷，从而可以通过实验方法获取较准确的桥梁柱桩临界动载参数，为桥梁安全评估提供参考依据；
（2）本发明通过风阀对热交换层内暖风流通道实施局部控制，风泵与风管提供动力，暖风流通过透气层逐步烘干空心柱桩体、河底岩石层，节约了传统的等待时间，烘干效果佳，实验更加高效；
（3）本发明通过实心钢片、压实块体分别对河底岩石层、空心柱桩体进行压实，避免样品空隙较大导致实验结果失真；
（4）本发明通过曳引电机、旋转电机、伸缩杆轴及柱状异径旋转腔室组合实现了压实、材料组装的自动化；通过单片机、红外发射器、红外接收器、上位机、数据存储器组合实现了数据的实时监测及存储，形成了***、科学的数据表以便于数据的后处理分析，智能化程度高；
（5）本发明通过对端角插接模块、不规则支撑体、三角形支架的合理化设计，保证了整体实验装置结构运行的稳定性；
（6）本发明所述实验方法依据现场桥梁的实际特征，通过设定模型尺寸相似比参数a，实现实际尺寸与实验尺寸的完美契合，且空心柱桩体、河底岩石层材料相似参数和现场强度也进行了相似等效；相似参数精准。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置的总体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的动载荷施加模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的不规则支撑体的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的热交换层风流循环示意图；
图5是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的空心柱桩体与动载荷施加模块的相对位置示意图；
图6是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的实心钢片布置示意图；
图7是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的空心柱桩体与河底岩石层受力分析示意图；
图8是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置中的空心柱桩体表面应力传感器布置示意图；
图9是本发明实施例提供的一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置的数据表示意图；
图中：1.试验箱；2.热交换层、201.风泵、202.风管、203.暖风流通道、204.透气层、205.风孔、206.风阀、207.下行轨道、208.弧形支撑柱、209.曲杆、2010.定向轮、2011.轮槽、2012.支撑板、2013.空心圆柱、2014.发热体；3.实心钢片；4.端角插接模块；5.空心柱桩体；6.动载荷施加模块、601.不规则支撑体、602.矩形架、603.斜支撑、604.水平杆、605.凸形槽、606.弹簧槽、607.受力传递薄板、608.矩形凹槽；7.加载速度感测器；8.应力传感器；9.信号线；10.单片机；11.红外发射器；121.第一曳引电机；122.第二曳引电机；13.旋转电机；14.三角形支架；151.第一伸缩杆轴；152.第二伸缩杆轴；161.第一电缆线；162.第二电缆线；17.储存容器；18.均质孔；19.柱状异径旋转腔室；20.压实块体；21.空心椭圆孔；22.红外接收器；23.上位机；24.数据表；25.数据存储器；261.第一弹簧；262.第二弹簧；263.第三弹簧；264.第四弹簧；265.第五弹簧；27.河底岩石层；
ɡ.重点加速度，m/s²；q.河底岩石层顶部受到的均布载荷，N/m^2；ρ.水的密度，kg/m3；H.桥梁柱桩浸水段高度，m；h.河底岩石层高度，m；O.空心柱桩体顶部截面中心点；X.沿着水平方向延伸长度，m；Y.沿着重力方向延伸高度，m；y.沿着重力方向的高度数值，m；k.弹簧槽内弹簧的弹劲系数；△L.弹簧槽内弹簧的变形长度，m；t.单片机内部计时器即使数据，s；V.动载荷施加模块的加载速度或加载速度感测器感应数据，KN/s；i.空心柱桩体中应力传感器自上而下递增，第一排传感器记作i=1；j.空心柱桩体中应力传感器第i排任意一个开始计数，按照顺时针方向递增，直至循环至开始计算的应力传感器点；Aij.凸形槽内应力传感器与空心柱桩体中应力传感器布置的重合点感应数据取最大，KN；a.模型尺寸相似比参数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1~图9所示，一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，包括：试验箱1；安装于试验箱1内部，用于模拟桥梁柱桩的桥梁柱桩模块；安装于试验箱1内部，用于模拟支撑桥梁柱桩的岩石层的支撑模块；安装于试验箱1内部，用于对桥梁柱桩模块内的试样进行烘干的烘干模块；安装于试验箱1内部，用于对桥梁柱桩模块施加动载荷，以模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷的动载荷施加模块6；数据处理模块，用于采集并处理动载荷施加模块6的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据。
本实施例中，桥梁柱桩模块包括安装于试验箱1中部的空心柱桩体5，若干个动载荷施加模块6环绕在空心柱桩体5的四周，空心柱桩体5上部布置有储存容器17、柱状异径旋转腔室19，柱状异径旋转腔室19内部装载旋转电机13，储存容器17通过第一伸缩杆轴151与布置在试验箱1上端部的三角形支架14固定连接；储存容器17底部布置有均质孔18，三角形支架14位于空心柱桩体5内壁侧借助于第一伸缩杆轴151与压实块体20固定连接，压实块体20内部设置有空心椭圆孔21；空心椭圆孔21与均质孔18面积相同且为空心柱桩体5截面积的1/5，以保证应力载荷施加均匀等效，降低实验误差。
数据处理模块包括安装在试验箱1一侧的单片机10和红外发射器11、安装在动载荷施加模块6上的加载速度感测器7和应力传感器8，应力传感器8沿空心柱桩体5的外壁均匀布置；单片机10与红外发射器11、加载速度感测器7、应力传感器8通信连接，第一曳引电机121通过电缆线161与第一伸缩杆轴151相连，上位机23内部设置红外接收器22、数据存储器25且显示数据表24的信息；曳引电机12、红外接收器22分别与单片机10通信连接。
支撑模块包括可拆式设置于试验箱1的底部、厚度不同的若干个实心钢片3，实心钢片3通过端角插接模块4安装于试验箱1内部的下行轨道207，端角插接模块4包括下行轨道207、弧形支撑柱208、曲杆209、轮槽2011、支撑板2012、空心圆柱2013；空心圆柱2013一侧与下行轨道207滑动连接、空心圆柱2013下部布置支撑板2012实现限位，支撑板2012与空心圆柱2013交界处布置轮槽2011，空心圆柱2013借助定向轮2010与轮槽2011滑动连接，空心圆柱2013截面内设置第一弹簧261和第二弹簧262、下部的第二弹簧262与曲杆209连接且曲杆209支撑在空心圆柱2013斜截面内，支撑板2012另一侧与弧形支撑柱208固定连接，实心钢片3上布置的孔与弧形支撑柱208尺寸匹配。
试验箱1的尺寸为2×1×3.5m，烘干模块包括安装在试验箱1内壁的热交换层2，热交换层2上下及右侧布置有暖风流通道203，热交换层2左侧布置有风孔205，暖风流通道203的一侧安装有透气层204，风孔205的上下边界处各安装有风阀206，风泵201通过风管202与暖风流通道203贯通以形成局部回路，暖风流通道203四角各布置一个发热体2014；下行轨道207安装在热交换层2的内壁。
动载荷施加模块6包括不规则支撑体601、矩形架602、斜支撑603、水平杆604、凸形槽605、弹簧槽606、受力传递薄板607、矩形凹槽608；第二曳引电机122与矩形架602内部的第二伸缩杆轴152通过第二电缆线162连接，所述第二伸缩杆轴152借助第三弹簧263与矩形凹槽（608）连接，矩形凹槽608内部布置加载速度感测器7，矩形架602下部固定连接斜支撑603，斜支撑603侧边固定布置水平杆604，水平杆604的凸形槽605外露出动载荷施加模块6的边框，斜支撑603底边布置不规则支撑体601与圆柱形底框滑动连接，动载荷施加模块6的下边框固定连接弹簧槽606、弹簧槽606上部固定连接第四弹簧264，弹簧槽606下部与受力传递薄板607固定连接且弹簧槽606内部第四弹簧264处于初始状态，不规则支撑体601为圆形空心环***固定连接矩形边框且矩形边框之间连接第五弹簧265构成。受力传递薄板607为厚度为2mm的镀锡薄板，采用2mm左右的镀锡薄板，完全可以忽视厚度的影响，力的传递误差较小。
本实施例通过桥梁柱桩模块、支撑模块模拟桥梁柱桩所处环境，基于动载冲击方法设置动载荷施加模块，通过动载荷施加模块实现了水压强作用的等效，并设置合理的加载速率，通过加载速度感测器实施感测进行反馈分析，此方法与实际情况较为符合，动载荷加载精确，能够准确模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷，从而可以通过实验方法获取较准确的桥梁柱桩临界动载参数，为桥梁安全评估提供参考依据；通过风阀对热交换层内暖风流通道实施局部控制，风泵与风管提供动力，暖风流通过透气层逐步烘干空心柱桩体、河底岩石层，节约了传统的等待时间，烘干效果佳，实验更加高效；通过实心钢片、压实块体分别对河底岩石层、空心柱桩体进行压实，避免样品空隙较大导致实验结果失真；通过曳引电机、旋转电机、伸缩杆轴及柱状异径旋转腔室组合实现了压实、材料组装的自动化；通过单片机、红外发射器、红外接收器、上位机、数据存储器组合实现了数据的实时监测及存储，形成了***、科学的数据表以便于数据的后处理分析，智能化程度高；通过对端角插接模块、不规则支撑体、三角形支架的合理化设计，保证了整体实验装置结构运行的稳定性。
实施例二：
基于实施例一所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，本实施例提供一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验方法，包括：
基于给定的实验参数，通过支撑模块模拟支撑桥梁柱桩的岩石层；
基于给定的实验参数，通过桥梁柱桩模块模拟桥梁柱桩；
启动烘干模块，对桥梁柱桩模块内的桥梁柱桩试样进行烘干；
启动动载荷施加模块6，对桥梁柱桩模块内的桥梁柱桩试样逐步加载，直至试样破损失稳；
数据处理模块采集并处理动载荷施加模块6的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据，绘制数据曲线。
设定ɡ.重点加速度，m/s²；q.河底岩石层顶部受到的均布载荷，N/m^2；ρ.水的密度，kg/m3；H.桥梁柱桩浸水段高度，m；k.弹簧槽内弹簧的弹劲系数；△L.弹簧槽内弹簧的变形长度，m。则所述的空心柱桩体5受到的动载荷施加模块6传递的均布载荷为ρgy，所述的河底岩石层27受到的均布载荷为q且q=k×△L=ρgH。
设定t.单片机内部计时器即使数据，s；V.动载荷施加模块的加载速度或加载速度感测器感应数据，KN/s；i.空心柱桩体中应力传感器自上而下递增，第一排传感器记作i=1；j.空心柱桩体中应力传感器第i排任意一个开始计数，按照顺时针方向递增，直至循环至开始计算的应力传感器点；Aij.凸形槽内应力传感器与空心柱桩体中应力传感器布置的重合点感应数据取最大，KN。则所述单片机10型号为PICl6F87XA，所述数据表24包括参数t、V、Aij。
本实施例，操作方便，智能化程度高，相似参数精准，动载荷加载精确、烘干效果佳、压实效果好及结构稳定。
设定桥梁柱桩浸水段高度，H=10m；河底岩石层高度，h=3m；重点加速度，ɡ=10m/s²；水的密度，ρ=103kg/m3；河底岩石层顶部受到的均布载荷，q=105N/m^2；动载荷施加模块的加载速度或加载速度感测器感应数据，V=0.001KN/s；模型尺寸相似比参数a=1:10。其操作步骤如下：
①准备工作。协调风泵201、风管202、风孔205、风阀206***的畅通，安装实心钢片3至支撑板2012表面并调试在下行轨道207上的运行情况，调试第一曳引电机121、第一伸缩杆轴151的协***况及旋转电机13、柱状异径旋转腔室19的运行情况，协调加载速度感测器7、应力传感器8、信号线9、单片机10、红外发射器11、红外接收器22及数据存储器25的通信情况，针对上位机23内数据表24进行实验装置的初始化处理；
②模型建立。结合现场桥梁柱桩的实际强度，进行相似材料强度的配比，依据模型尺寸相似比参数a=1:10，建立河底岩石层27高度为0.3m、柱桩浸水段高度为1m。上调两个实心钢片3之间的距离为0.35m，上面的实心钢片3重量是下面的2倍，待河底岩石层27装载后进行向下压实，直至实现0.3m高的河底岩石层27；接着将柱桩浸水段相似材料装载在储存容器17中，相似材料通过均质孔18下落至柱状异径旋转腔室19内，借助于旋转电机13实现柱状异径旋转腔室19内柱桩相似材料做离心运动，离心速率控制在1～3r/s,相似材料下落至空心柱桩体5内。启动第一曳引电机121，带动第一伸缩杆轴151向下延伸，压实块体20向下冲击压实材料直至柱桩相似材料的高度为1m;
③暖风烘干。开启发热体2014、风泵201，暖风流按照顺时针流动，通过透气层204渗入逐渐流入试验箱1内，逐步烘干空心柱桩体5内的桥梁柱桩试样、河底岩石层27。多余流量的暖风流，关闭风泵201，待下部风阀206开启后，通过热交换层2的风孔205逐步流入空气中，逐渐冷却；
④加载动载荷。当动载荷施加模块6初始化完成后，第二曳引电机122带动第二伸缩杆轴152、第三弹簧263以V=0.001KN/s逐步加载，直至柱状破损失稳；
数据后处理。将数据表24实时显示数据在单片机10设定程序下，保存在数据存储器25，取出数据进行数据后处理分析，绘制失稳规律曲线。
本实施例依据现场桥梁的实际特征，通过设定模型尺寸相似比参数a，实现实际尺寸与实验尺寸的完美契合，且空心柱桩体、河底岩石层材料相似参数和现场强度也进行了相似等效；相似参数精准。这种方法与实际情况较为符合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，包括：
试验箱（1）；
安装于所述试验箱（1）内部，用于模拟桥梁柱桩的桥梁柱桩模块；
安装于所述试验箱（1）内部，用于模拟支撑桥梁柱桩的岩石层的支撑模块；
安装于所述试验箱（1）内部，用于对桥梁柱桩模块内的试样进行烘干的烘干模块，
安装于所述试验箱（1）内部，用于对所述桥梁柱桩模块施加动载荷，以模拟桥梁柱桩浸水段所受动载荷的动载荷施加模块（6）；
数据处理模块，用于采集并处理动载荷施加模块（6）的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据。
2.根据权利要求1所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，所述桥梁柱桩模块包括安装于所述试验箱（1）中部的空心柱桩体（5），若干个所述动载荷施加模块（6）环绕在所述空心柱桩体（5）的四周，所述空心柱桩体（5）上部布置有储存容器（17）、柱状异径旋转腔室（19），所述柱状异径旋转腔室（19）内部装载旋转电机（13），所述储存容器（17）通过第一伸缩杆轴（151）与布置在试验箱(1)上端部的三角形支架（14）固定连接；
所述储存容器（17）底部布置有均质孔（18），所述三角形支架（14）位于空心柱桩体（5）内壁侧借助于第一伸缩杆轴（151）与压实块体（20）固定连接，所述压实块体（20）内部设置有空心椭圆孔（21）。
3.根据权利要求2所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，空心椭圆孔（21）与均质孔（18）面积相同且为空心柱桩体（5）截面积的1/5。
4.根据权利要求2所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，所述数据处理模块包括安装在试验箱（1）一侧的单片机（10）和红外发射器（11）、安装在动载荷施加模块（6）上的加载速度感测器（7）和应力传感器（8），所述应力传感器（8）沿所述空心柱桩体（5）的外壁均匀布置；所述单片机（10）与红外发射器（11）、加载速度感测器（7）、应力传感器（8）通信连接，所述第一曳引电机（121）通过第一电缆线（161）与第一伸缩杆轴（151）相连，上位机（23）内部设置红外接收器（22）、数据存储器（25）且显示数据表（24）的信息；曳引电机（12）、红外接收器（22）分别与所述单片机（10）通信连接。
5.根据权利要求1所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，所述支撑模块包括可拆式设置于所述试验箱（1）的底部、厚度不同的若干个实心钢片（3），所述实心钢片（3）通过端角插接模块（4）安装于所述试验箱（1）内部的下行轨道（207），所述端角插接模块（4）包括下行轨道（207）、弧形支撑柱（208）、曲杆（209）、轮槽（2011）、支撑板（2012）、空心圆柱（2013）；
所述空心圆柱（2013）一侧与下行轨道（207）滑动连接、空心圆柱（2013）下部布置支撑板（2012）实现限位，所述支撑板（2012）与空心圆柱（2013）交界处布置轮槽（2011），所述空心圆柱（2013）借助定向轮（2010）与轮槽（2011）滑动连接，所述空心圆柱（2013）截面内设置第二弹簧（262）、第二弹簧（262）与曲杆（209）连接且曲杆（209）支撑在空心圆柱（2013）斜截面内，所述支撑板（2012）另一侧与弧形支撑柱（208）固定连接，所述实心钢片（3）上布置的孔与弧形支撑柱（208）尺寸匹配。
6.根据权利要求5所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，所述烘干模块包括安装在试验箱（1）内壁的热交换层（2），所述热交换层（2）包括暖风流通道（203）和风孔（205），所述暖风流通道（203）的一侧安装有透气层（204），所述风孔（205）的边界处安装有风阀（206），风泵（201）通过风管（202）与暖风流通道（203）贯通以形成局部回路，所述暖风流通道（203）内安装有若干个发热体（2014）；所述下行轨道（207）安装在所述热交换层（2）的内壁。
7.根据权利要求1所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，所述动载荷施加模块（6）包括不规则支撑体（601）、矩形架（602）、斜支撑（603）、水平杆（604）、凸形槽（605）、弹簧槽（606）、受力传递薄板（607）、矩形凹槽（608）；
所述第二曳引电机（122）与矩形架（602）内部的第二伸缩杆轴（152）通过第二电缆线（162）连接，所述第二伸缩杆轴（152）借助第三弹簧（263）与矩形凹槽（608）连接，所述矩形凹槽（608）内部布置加载速度感测器（7），所述矩形架（602）下部固定连接斜支撑（603），所述斜支撑（603）侧边固定布置水平杆（604），所述水平杆（604）的凸形槽（605）外露出动载荷施加模块（6）的边框，所述斜支撑（603）底边布置不规则支撑体（601）与圆柱形底框滑动连接，所述动载荷施加模块（6）的下边框固定连接弹簧槽（606）、弹簧槽（606）上部固定连接第四弹簧（264），所述弹簧槽（606）下部与受力传递薄板（607）固定连接且弹簧槽（606）内部第四弹簧（264）处于初始状态，所述不规则支撑体（601）为圆形空心环***固定连接矩形边框且矩形边框之间连接第五弹簧（265）构成。
8.根据权利要求7所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，其特征是，所述受力传递薄板（607）为厚度为2mm的镀锡薄板。
9.一种桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验方法，其特征是，采用权利要求1~8任一项所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验装置，包括：
基于给定的实验参数，通过支撑模块模拟支撑桥梁柱桩的岩石层；
基于给定的实验参数，通过桥梁柱桩模块模拟桥梁柱桩；
启动烘干模块，对桥梁柱桩模块内的桥梁柱桩试样进行烘干；
启动动载荷施加模块（6），对桥梁柱桩模块内的桥梁柱桩试样逐步加载，直至试样破损失稳；
数据处理模块采集并处理动载荷施加模块（6）的运行数据、桥梁柱状模块中试样的受力数据，绘制数据曲线。
10.根据权利要求9所述的桥梁柱桩浸水段临界动载荷破坏实验方法，其特征是，所述给定的实验参数，包括模型尺寸相似比a，a为实验尺寸与实际尺寸之比。
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