專利名稱：一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，城市基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)入了空前的迅速發(fā)展階段，而在建與已建建筑物之間的距離也逐漸縮小，使得工程施工與設(shè)計(jì)人員不得不考慮建筑物之間相互作用等復(fù)雜工程問題。諸如在隧道及地下工程建設(shè)中，時(shí)常需考慮周圍構(gòu)筑物(如高層建筑物、橋梁、車輛荷載及堆載等)與地下結(jié)構(gòu)物之間的相互作用與影響，甚至有時(shí)還需考慮周圍建筑物基礎(chǔ)的施工過程對(duì)地下結(jié)構(gòu)物、鄰近地表及構(gòu)筑物的影響。由于傳統(tǒng)的地下工程模型試驗(yàn)儀器只能施加簡(jiǎn)單的均勻荷載，對(duì)于這種復(fù)雜的工程問題只能采取等價(jià)簡(jiǎn)化的方法進(jìn)行研究，而試驗(yàn)結(jié)果往往與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果存在很大的差異性。在工程實(shí)際中，工程師們往往只能借助計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的手段進(jìn)行分析計(jì)算，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正， 由于沒有可靠的試驗(yàn)手段作為有效的支撐，計(jì)算結(jié)果的可信度往往很差，而大量的工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也表明僅僅依靠該種途徑往往會(huì)產(chǎn)生很大的偏差。因此迫切需要一種可以在室內(nèi)較為真實(shí)與科學(xué)地模擬這類復(fù)雜工程問題的試驗(yàn)方法與試驗(yàn)設(shè)備，用以解決工程中近距離建筑物相互影響這一難題，并為理論研究提供試驗(yàn)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種模擬效果較為真實(shí)、符合實(shí)際工況的模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置連接在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，其特征在于，該試驗(yàn)裝置包括加載缸、連接件及加載板，所述的加載缸設(shè)置在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，該軌道上設(shè)置滑輪裝置，加載缸經(jīng)滑輪裝置控制在軌道上滑動(dòng)，所述的連接件與加載缸的底部連接，所述的加載板與連接件的底部連接。所述的連接件包括連接桿、六角螺栓端頭及螺紋端，所述的六角螺栓端頭設(shè)在連接桿的中部，所述的螺紋端設(shè)在連接桿的兩端，連接桿通過螺紋端與加載缸及加載板連接。所述的軌道上設(shè)置有刻度。所述的試驗(yàn)裝置通過滑輪裝置控制在軌道上進(jìn)行自由移動(dòng)或定位。所述的試驗(yàn)裝置可以模擬工程中的局部荷載。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)改變了傳統(tǒng)加載裝置中只能模擬均布或梯形荷載的現(xiàn)象，試驗(yàn)過程與結(jié)果更符合實(shí)際工程情況；(2)利用該裝置可在隧道及地下工程模型試驗(yàn)中對(duì)工程中時(shí)常遇到的局部特殊荷載形式進(jìn)行模擬，尤其是一些復(fù)雜的基礎(chǔ)形式(群樁、沉井等)，進(jìn)一步研究地下工程與臨近構(gòu)筑物的相互作用機(jī)理與效應(yīng)；(3)可較為真實(shí)地模擬基礎(chǔ)工程施工過程(如沉井下沉，打樁等)及車輛動(dòng)力荷載對(duì)臨近地下構(gòu)筑物的影響。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；圖3為連接件的局部放大圖；圖4為使用本發(fā)明的流程圖；圖5為使用本發(fā)明對(duì)建筑物基礎(chǔ)靜力模擬的示意圖；圖6為使用本發(fā)明對(duì)建筑物基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)施工模擬的示意圖；圖7為使用本發(fā)明對(duì)沉井基礎(chǔ)施工模擬的示意圖；圖8為使用本發(fā)明對(duì)局部堆載與超載模擬的示意圖。圖中1為加載缸、2為連接件、3為加載板、4為加載試驗(yàn)機(jī)、5為軌道、6為模型材料、7為六角螺栓端頭、8為螺紋端、9為連接桿、10為滑輪裝置、11為對(duì)建筑物淺基礎(chǔ)的模擬、12為對(duì)橋梁或高層建筑樁基礎(chǔ)的模擬、13為對(duì)地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的模擬、14為對(duì)樁基礎(chǔ)施工的模擬、15為對(duì)沉井基礎(chǔ)施工的模擬、16為地面局部堆載的模擬、17為對(duì)路提車輛荷載的模擬。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置連接在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，該試驗(yàn)裝置包括加載缸1、連接件2及加載板3，加載缸1 設(shè)置在加載試驗(yàn)機(jī)4的軌道5上，該軌道5上設(shè)置滑輪裝置10，加載缸1經(jīng)滑輪裝置10控制在軌道5上滑動(dòng)，連接件2的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括六角螺栓端頭7、螺紋端8及連接桿 9，六角螺栓端頭7設(shè)在連接桿9的中部，螺紋端8設(shè)在連接桿9的兩端，連接桿9通過兩端的螺紋端8與加載缸1及加載板3連接。試驗(yàn)裝置通過滑輪裝置10控制在軌道5上進(jìn)行自由移動(dòng)或定位，該試驗(yàn)裝置具有自由移動(dòng)及定位功能。使用本發(fā)明的工藝流程圖如圖4所示，采用以下步驟首先選擇加載板或是特殊的基礎(chǔ)模型，再利用連接件將加載板或基礎(chǔ)模型與加載缸的端頭進(jìn)行連接固定，模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置準(zhǔn)備就緒后，將該試驗(yàn)裝置安裝至加載試驗(yàn)機(jī)的軌道處，并精確定位，在試驗(yàn)裝置下部放置施筑材料，通過試驗(yàn)確定加載速率與量值，進(jìn)行模型試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后，將模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置拆除即可。根據(jù)上述步驟，利用該試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，如圖5-8所示。圖5是對(duì)建筑物基礎(chǔ)的靜力模擬。包括對(duì)建筑物淺基礎(chǔ)的模擬11，對(duì)橋梁或高層建筑樁基礎(chǔ)的模擬12，對(duì)地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的模擬13。圖6是對(duì)建筑物基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)施工模擬，包括對(duì)樁基礎(chǔ)施工的模擬14，連接件下部的加載板更換成為特殊基礎(chǔ)模型，圖7是沉井基礎(chǔ)施工模擬的示意圖，包括對(duì)沉井基礎(chǔ)施工的模擬15，連接件下部的加載板更換成為沉井模型，圖8是對(duì)局部堆載與超載模擬的示意圖，包括地面局部堆載的模擬16、對(duì)路提車輛荷載的模擬17。
本發(fā)明的工作原理通過設(shè)置于加載系統(tǒng)上橫梁外緣的標(biāo)有刻度的導(dǎo)軌對(duì)加載裝置進(jìn)行移動(dòng)和定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置局部特殊荷載的施加；利用可以控制加載量值的加載缸實(shí)現(xiàn)荷載的不同大小的局部荷載施加，且加載缸端頭預(yù)留螺栓孔；提供一定規(guī)格模數(shù)的加載板用于模擬簡(jiǎn)單基礎(chǔ)形式(如橋臺(tái)、淺基礎(chǔ)等)、局部堆載及超載等，但對(duì)于一些特殊基礎(chǔ)(如單樁與群樁、沉井、錨錠等)需由試驗(yàn)者根據(jù)實(shí)際情況專門設(shè)計(jì)和制作；通過所提供的連接件將加載板或特制基礎(chǔ)模型與加載缸端頭連接固定；試驗(yàn)中，如果模擬靜力工況， 需根據(jù)相應(yīng)規(guī)定逐級(jí)施加荷載，消除加載過程動(dòng)力效應(yīng)，如果需模擬動(dòng)力工況，則需按照計(jì)算加載速率進(jìn)行荷載的施加；如試驗(yàn)中不需要對(duì)局部特殊荷載進(jìn)行模擬，可將該裝置從加載系統(tǒng)中卸除。試驗(yàn)過程中需要嚴(yán)格根據(jù)計(jì)算的加載速度進(jìn)行荷載的施加，在沉井基礎(chǔ)施工模擬中還要求試驗(yàn)人員人工完成井內(nèi)出土，以期對(duì)真實(shí)施工情形進(jìn)行較好的模擬。
權(quán)利要求
1.一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置連接在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，其特征在于，該試驗(yàn)裝置包括加載缸、連接件及加載板，所述的加載缸設(shè)置在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，該軌道上設(shè)置滑輪裝置，加載缸經(jīng)滑輪裝置控制在軌道上滑動(dòng)，所述的連接件與加載缸的底部連接，所述的加載板與連接件的底部連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的連接件包括連接桿、六角螺栓端頭及螺紋端，所述的六角螺栓端頭設(shè)在連接桿的中部，所述的螺紋端設(shè)在連接桿的兩端，連接桿通過螺紋端與加載缸及加載板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的軌道上設(shè)置有刻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的試驗(yàn)裝置通過滑輪裝置控制在軌道上進(jìn)行自由移動(dòng)或定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的試驗(yàn)裝置可以模擬工程中的局部荷載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置連接在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，包括加載缸、連接件及加載板，加載缸設(shè)置在加載試驗(yàn)機(jī)的軌道上，該軌道上設(shè)置滑輪裝置，加載缸經(jīng)滑輪裝置控制在軌道上滑動(dòng)，連接件與加載缸的底部連接，加載板與連接件的底部連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的試驗(yàn)過程與結(jié)果更符合實(shí)際工程情況，可對(duì)局部特殊荷載形式進(jìn)行模擬，真實(shí)模擬基礎(chǔ)工程施工過程及車輛動(dòng)力荷載對(duì)臨近地下構(gòu)筑物的影響。
文檔編號(hào)E21D9/00GK102213098SQ201010144930
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者張子新, 石振明, 雷慶華, 黃昕 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)