專利名稱：土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種土工離心模型試驗設(shè)備，尤其涉及一種土工離心模型試驗的模型沉降控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]鐵路和公路路基是一種帶狀結(jié)構(gòu)物，當(dāng)路基橫穿溝谷以及路提的地基存在局部軟弱或巖溶、洞穴時，路基容易產(chǎn)生彎沉式沉降，導(dǎo)致軌面的不平順和路面的不平整，致使車輛高速通過時引起劇烈振動，影響乘坐的舒適性和行車的平穩(wěn)性，嚴(yán)重時甚至危及行車安全。路基的這種彎沉式沉降主要是由地基的局部沉陷引起的，通過試驗研究地基的彎沉式不均勻變形、沉降在路提填土中的傳遞規(guī)律及引起的路基面不均勻沉降特性，對掌握鐵路和公路工程中路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制技術(shù)具有重要理論意義及工程應(yīng)用價值。[0003]土工離心模型試驗作為一種可再現(xiàn)原型結(jié)構(gòu)特性的試驗方法，已在土力學(xué)和巖土工程中的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，土工離心模型試驗中的地基彎沉式沉降常用的模擬方法是首先在模型箱底填筑不同強度的模型地基，然后將模型路提放置在模型地基上， 通過對模型箱內(nèi)的模型施加離心力，引起模型地基產(chǎn)生彎沉式變形，進(jìn)而引起模型路提填土的不均勻變形及路基面的不均勻沉降。由于不同強度的模型地基局部差異變形可控性較差，不能準(zhǔn)確地掌握地基的彎沉式變形對路提填土的不均勻變形及路基面的不均勻沉降的影響規(guī)律。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型的目的是提供一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，該設(shè)備操作簡單方便，能夠在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下實現(xiàn)模型彎沉式沉降的實時精確控制，從而更好的分析地基彎沉式不均勻變形在路提填土中的傳遞、擴散規(guī)律以及對路基面不均勻沉降特性的影響，為完善鐵路與公路工程中路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制技術(shù)提供更準(zhǔn)確、更可靠的試驗依據(jù)。[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其組成為[0006]模型箱箱底的左側(cè)固定有兩列左支撐墩，兩列左支撐墩上支撐有左不動板；箱底的右側(cè)固定有兩列右支撐墩，該兩列右支撐墩上支撐有右不動板；[0007]箱底的中間固定有一列升降機，左傾斜板的右端搭接在升降機的法蘭盤上，左端搭接在與升降機相鄰的左支撐墩上；右傾斜板的左端搭接在升降機的法蘭盤上，右端搭接在與升降機相鄰的右支撐墩上；[0008]所述的左不動板、右不動板、左傾斜板和右傾斜板上填筑路提模型；升降機通過安裝于模型箱箱底的轉(zhuǎn)向箱與步進(jìn)伺服電機相連，步進(jìn)伺服電機與土工離心機的外部控制系統(tǒng)電連接。[0009]本實用新型的工作過程和原理是試驗前通過步進(jìn)伺服電機帶動升降機升降使左、右傾斜板和左、右不動板齊平位于同一水平位置；將路提模型填筑在左、右傾斜板和左、 右不動板上；當(dāng)土工離心機運轉(zhuǎn)達(dá)到試驗要求時，在外部控制系統(tǒng)控制下，步進(jìn)伺服電機帶動升降機上的法蘭盤升降，左傾斜板的右端、右傾斜板的左端隨法蘭盤升降，另一端則繞相應(yīng)的左、右支撐墩轉(zhuǎn)動，從而使左、右傾斜板產(chǎn)生“八”字形或倒“八”字形的彎沉式沉降，以模擬地基的彎沉式變形。同時，對路提模型的縱截面變形及表面位移進(jìn)行測試，即可得出地基的彎沉式變形對路提模型不均勻沉降變形的影響。[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是[0011]一、在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，通過控制步進(jìn)伺服電機驅(qū)動升降機帶動左、右傾斜板繞左、右支撐墩轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)模型彎沉式沉降的實時精確控制，沉降的控制精度可達(dá)微米級，從而可對地基彎沉式沉降在路提填土中的傳遞、擴散特征以及引起的路基面不均勻沉降進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，為深入分析鐵路與公路工程中路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制技術(shù)提供了全面精細(xì)的試驗數(shù)據(jù)。[0012]二、在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，通過外部控制系統(tǒng)對步進(jìn)伺服電機進(jìn)行控制，可使傾斜板產(chǎn)生分級定量的傾斜變形，從而模擬模型地基的彎沉式沉降。實現(xiàn)了模型地基彎沉式沉降逐步發(fā)展的全過程模擬。試驗操作簡單方便、用時短、效率高。[0013]三、該模型彎沉式沉降控制設(shè)備為機電結(jié)構(gòu)，不包括液壓和氣壓器件，避免了漏油、漏氣現(xiàn)象的發(fā)生，且具有結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，可靠性高，使用維護簡單方便的特點。[0014]上述的升降機通過轉(zhuǎn)向箱與步進(jìn)伺服電機相連的具體結(jié)構(gòu)是步進(jìn)伺服電機的輸出軸與轉(zhuǎn)向箱的輸入軸相連，轉(zhuǎn)向箱的輸出軸與升降機的輸入軸相連。[0015]這樣，由步進(jìn)伺服電機通過轉(zhuǎn)向箱同時驅(qū)動一列的多臺升降機，可實現(xiàn)各升降機的精確同步沉降，進(jìn)一步提高了模型彎沉式沉降控制的精確度和可靠性。[0016]上述的升降機為梯形絲桿型蝸輪絲桿升降機。[0017]梯形絲桿型蝸輪絲桿升降機的梯形絲桿具有自鎖功能，能更好地保證傾斜板沉降位置的精確定位。[0018]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

[0019]圖1是本實用新型實施例的傾斜板和不動板齊平時的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2是圖1的A-A剖視圖。[0021]圖3是本實用新型實施例的傾斜板發(fā)生沉降的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0022]實施例[0023]圖1 3示出，本實用新型的一種具體實施方式
為，一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其組成為[0024]模型箱100箱底101的左側(cè)固定有兩列左支撐墩301、302，兩列左支撐墩301、302 上支撐有左不動板201 ；箱底101的右側(cè)固定有兩列右支撐墩303、304，該兩列右支撐墩 303,304上支撐有右不動板202 ；[0025]箱底101的中間固定有一列升降機400，左傾斜板203的右端搭接在升降機400的法蘭盤上，左端搭接在與升降機400相鄰的左支撐墩302上；右傾斜板204的左端搭接在升降機400的法蘭盤上，右端搭接在與升降機400相鄰的右支撐墩303上；[0026]所述的左不動板201、右不動板202、左傾斜板203和右傾斜板204上填筑路提模型700 ；升降機400通過安裝于模型箱100箱底101的轉(zhuǎn)向箱600與步進(jìn)伺服電機500相連，步進(jìn)伺服電機500與土工離心機的外部控制系統(tǒng)電連接。[0027]圖2及圖1、圖3示出，本實施例的升降機400通過轉(zhuǎn)向箱600與步進(jìn)伺服電機500 相連的具體結(jié)構(gòu)是步進(jìn)伺服電機500的輸出軸與轉(zhuǎn)向箱600的輸入軸相連，轉(zhuǎn)向箱600的輸出軸與升降機400的輸入軸相連。[0028]本實施例的升降機400為梯形絲桿型蝸輪絲桿升降機。[0029]圖1 3示出，本實施例的工作過程和原理是試驗前通過步進(jìn)伺服電機500帶動升降機400升降使左、右傾斜板203、204和左、右不動板201、202齊平位于同一水平位置； 將路提700模型填筑在左、右傾斜板203、204和左、右不動板201、202上；當(dāng)土工離心機運轉(zhuǎn)達(dá)到試驗要求時，在外部控制系統(tǒng)控制下，步進(jìn)伺服電機500帶動升降機400上的法蘭盤升降，左傾斜板203的右端、右傾斜板204的左端隨法蘭盤升降，左、右傾斜板203、204的另一端繞相應(yīng)的左、右支撐墩302、303轉(zhuǎn)動，從而在左、右不動板201、202之間的部位產(chǎn)生八” 字形或倒“八”字形的彎沉式沉降，以模擬地基的彎沉式變形。同時，對路提模型的縱截面變形及表面位移進(jìn)行測試，即可得出地基的彎沉式變形對路提模型不均勻沉降變形的影響。
權(quán)利要求1.一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其組成為模型箱(100)箱底(101)的左側(cè)固定有兩列左支撐墩(301、302)，兩列左支撐墩(301、 302)上支撐有左不動板O01)；箱底(101)的右側(cè)固定有兩列右支撐墩(303、304)，該兩列右支撐墩(303、304)上支撐有右不動板O02)；箱底(101)的中間固定有一列升降機G00)，左傾斜板Q03)的右端搭接在升降機 (400)的法蘭盤上，左端搭接在與升降機(400)相鄰的左支撐墩(30 上；右傾斜板(204) 的左端搭接在升降機(400)的法蘭盤上，右端搭接在與升降機(400)相鄰的右支撐墩(303) 上；所述的左不動板001)、右不動板002)、左傾斜板(20 和右傾斜板(204)上填筑路提模型(700)；升降機(400)通過安裝于模型箱(100)箱底(101)的轉(zhuǎn)向箱(600)與步進(jìn)伺服電機(500)相連，步進(jìn)伺服電機(500)與土工離心機的外部控制系統(tǒng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其特征在于，所述的升降機(400)通過轉(zhuǎn)向箱(600)與步進(jìn)伺服電機(500)相連的具體結(jié)構(gòu)是步進(jìn)伺服電機(500)的輸出軸與轉(zhuǎn)向箱(600)的輸入軸相連，轉(zhuǎn)向箱(600)的輸出軸與升降機 (400)的輸入軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其特征在于所述的升降機(400)為梯形絲桿型蝸輪絲桿升降機。
專利摘要一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其組成為在模型箱箱底的左右側(cè)分別固定兩列左、右支撐墩，兩列左、右支撐墩上分別支撐有左、右不動板；箱底的中間固定有一列升降機，左右傾斜板的靠中端對齊搭接在升降機的法蘭盤上，另一端分別搭接在與升降機相鄰的兩側(cè)支撐墩上，在不動板及傾斜板上填筑路堤模型；升降機通過安裝于箱底的轉(zhuǎn)向箱與步進(jìn)伺服電機相連，步進(jìn)伺服電機與土工離心機外部控制系統(tǒng)電連接。該設(shè)備能在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下實現(xiàn)模型彎沉式沉降的實時精確控制，從而掌握地基彎沉式不均勻變形在路堤填土中的傳遞、擴散規(guī)律以及對路基面沉降特性的影響，為完善鐵路與公路工程中路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制提供可靠的試驗依據(jù)。
文檔編號G01N3/02GK202275020SQ20112036244
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者萬小全, 冉濤, 劉剛, 張立祥, 張良, 楊廣偉, 羅強, 陳堅, 陳虎, 魏永權(quán) 申請人:西南交通大學(xué)