自平衡門架抗地表變形實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自平衡門架抗地表變形實驗裝置，屬于建筑工程【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括由門架頂梁、門架柱Ⅰ、門架柱Ⅱ和門架底梁剛性連接而成的門架結(jié)構(gòu)，所述的門架底梁是包括上翼緣和下翼緣的梁結(jié)構(gòu)，門架底梁內(nèi)裝有多個豎向變形裝置，上翼緣和下翼緣之間有用于容納多個所述的豎向變形裝置的容置空間，所述的上翼緣上有與所述的容置空間相貫通的長槽孔。本發(fā)明所提出的自平衡門架抗地表變形實驗裝置在實驗室實現(xiàn)方便，構(gòu)造簡單，操作便捷，能更好的模擬工程實際，且本發(fā)明有通用性。
【專利說明】自平衡門架抗地表變形實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗地表變形實驗裝置，屬于建筑工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國對地下資源的開采和對地下空間的利用正越來越頻繁，如地鐵、隧道和地下建筑等地下工程極易引起地表不均勻沉降等變形，而處在這些地下工程上部的建筑物、構(gòu)筑物、水利設(shè)施、輸電線塔等由于受到地表不均勻沉降的影響，直接威脅到建筑物的結(jié)構(gòu)安全，給人類生命及財產(chǎn)帶來巨大的隱患；同時受地表不均勻沉降影響下的這些建筑物、構(gòu)筑物、水利設(shè)施、輸電線塔等是否還能正常使用？存在哪些結(jié)構(gòu)危害？受損傷程度如何？如何修復(fù)？等等一系列問題值得我們?nèi)ド钊胩接懷芯俊?br> [0003]現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一套貼近實際工程的試驗裝置用以模擬上部結(jié)構(gòu)遭遇地表變形后內(nèi)力、變形變化特點的試驗研究；還沒有既可實現(xiàn)上部加載同時又可模擬下部地表變形的試驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種自平衡門架抗地表變形實驗裝置，適用于實驗室模擬地表變形條件下上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化、變形特點的實驗。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種自平衡門架抗地表變形實驗裝置，它包括由門架頂梁、門架柱1、門架柱II和門架底梁剛性連接而成的門架結(jié)構(gòu)，所述的門架底梁是包括上翼緣和下翼緣的梁結(jié)構(gòu)，門架底梁內(nèi)裝有多個豎向變形裝置，上翼緣和下翼緣之間有用于容納多個所述的豎向變形裝置的容置空間，所述的上翼緣上有與所述的容置空間相貫通的長槽孔。
[0006]所述的門架頂梁、門架柱1、門架柱II和門架底梁的內(nèi)側(cè)連接處固定有掖腳。
[0007]所述的上翼緣和下翼緣為板狀，上翼緣和下翼緣之間連有腹板，所述的上翼緣和下翼緣上有錨桿孔，所述的下翼緣上有多個通孔，所述的上翼緣和下翼緣的兩端有與所述的門架柱I和門架柱II連接的端板，所述的上翼緣、下翼緣和端板上有多個連接孔。
[0008]所述的腹板有兩道，兩道腹板之間形成所述的容納多個所述的豎向變形裝置的容置空間。
[0009]所述的腹板與所述的上翼緣和下翼緣之間固定有多個加強肋。
[0010]所述的豎向變形裝置是豎直設(shè)置的千斤頂，它包括缸體和伸縮桿；所述的缸體從所述的下翼緣穿過并連接在地面上，所述的伸縮桿的上端連接有能從所述的長槽孔伸出的頂板，多個所述的千斤頂在所述的容置空間內(nèi)排成一排或數(shù)排。
[0011]所述的長槽孔上覆蓋有蓋板翼緣，蓋板翼緣的下部有插板伸入所述的容置空間內(nèi)。
[0012]所述的門架頂梁是“工”字形梁結(jié)構(gòu)，門架頂梁的兩端有與所述的門架柱I和門架柱II連接的端板；所述的門架柱I和門架柱II是“工”字形柱結(jié)構(gòu)。[0013]所述的掖腳是由掖腳柱I和掖腳柱II垂直剛性連接而成的“L”形連接體，掖腳柱I外側(cè)的連接端面I和掖腳柱II外側(cè)的連接端面II形成直角拐角，所述的連接端面I和連接端面II上有多個連接孔。
[0014]所述的掖腳柱I和掖腳柱II的內(nèi)側(cè)之間固定有肋板。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提出的自平衡裝置抗地表變形實驗裝置可以直接施加上部豎向或水平荷載；也可直接施加底部變形；可同時施加上部荷載及底部已知變形。本發(fā)明的實驗裝置解決了抗地表變形試驗研究目前面臨的諸多問題，實現(xiàn)了實驗室模擬上部結(jié)構(gòu)抗地表變形實驗研究?？蓪崿F(xiàn)地表沉降模擬實驗，可實現(xiàn)地表正負(fù)曲率變形的控制實驗。本發(fā)明對自行設(shè)計的自平衡門架底梁上翼緣中部開槽，實現(xiàn)不均勻沉降空間，同時對門架底梁下翼緣開孔放置豎向變形裝置，可實現(xiàn)模擬地表沉降不均勻沉降；可以實現(xiàn)地表變形對上部結(jié)構(gòu)影響的實驗；可實現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)時突遇地表變形(已知變形特點)下其內(nèi)力、變形變化特點試驗；可以實現(xiàn)上部加載與下部地表變形同步實驗。本發(fā)明所提出的自平衡門架抗地表變形實驗裝置在實驗室實現(xiàn)方便，構(gòu)造簡單，操作便捷，能更好的模擬工程實際，且本發(fā)明有通用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0017]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明門架底梁俯視圖；
圖3是圖2的A-A剖視圖；
圖4是本發(fā)明門架底梁仰視圖；
圖5是本發(fā)明門架底梁蓋板俯視圖；
圖6是圖5的左視圖；
圖7是本發(fā)明門架底梁立體圖；
圖8是本發(fā)明門架立柱結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8a是本發(fā)明門架立柱的截面圖；
圖8b是門架立柱的端板不意圖；
圖8c是門架立柱的側(cè)翼緣示意圖；
圖9是本發(fā)明門架頂梁結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9a是本發(fā)明門架頂梁的截面圖；
圖％是門架頂梁的端板示意圖；
圖9c是門架頂梁的俯視圖；
圖9d是門架頂梁的仰視圖；
圖10是本發(fā)明掖腳結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1Oa是本發(fā)明掖腳結(jié)構(gòu)主視圖；
圖1Ob是圖1Oa的左視圖；
圖1Oc是圖1Oa的右視圖；
圖1Od是圖1Oa的俯視圖；
圖11是本發(fā)明豎向變形裝置示意圖；圖12是本發(fā)明實用狀態(tài)參考圖。
[0018]圖中，a-門架頂梁；b_門架柱I ;c_門架柱II ；d-門架底梁；e_掖腳；el、掖腳柱I，e2、掖腳柱II，e3、肋板，e4、連接端面I，e5、連接端面II ;f_豎向變形裝置；fl、頂板，f2、伸縮桿，f3、缸體；k-地錨孔洞；g_加載裝置；s-試驗構(gòu)件；
1、上翼緣，2、下翼緣，3、腹板，4、通孔，5、錨桿孔，6、長槽孔，7、加強肋，8、插板，9、蓋板翼緣，10、連接孔。
【具體實施方式】 [0019]如圖1至圖11所示的一種自平衡門架抗地表變形實驗裝置，它包括由門架頂梁a、門架柱I b、門架柱II C和門架底梁d剛性連接而成的門架結(jié)構(gòu)，所述的門架底梁d是包括上翼緣I和下翼緣2的梁結(jié)構(gòu)，門架底梁d內(nèi)裝有多個豎向變形裝置f，上翼緣I和下翼緣2之間有用于容納多個所述的豎向變形裝置f的容置空間，所述的上翼緣I上有與所述的容置空間相貫通的長槽孔6。翼緣，在本發(fā)明中是指平面或平板，如門架頂梁、底梁的上、下平面，及門架柱的側(cè)平面。因為門架頂梁、底梁，及門架柱多采用“工”字形梁架結(jié)構(gòu)，上述位置的平面向兩邊緣處伸出，故稱“翼緣”，用翼緣代指上述位置的所有平面及平板結(jié)構(gòu)。
[0020]該門架可通過地錨與地面固定，當(dāng)門架底梁上翼緣用蓋板翼緣8封閉時，可以實現(xiàn)平面內(nèi)的自平衡加載，加載荷載大小>1000KN，需要在門架頂梁a、門架柱I b、門架柱II c和門架底梁d的內(nèi)側(cè)連接處加裝掖腳e，實現(xiàn)對節(jié)點的加強。當(dāng)不加掖狀態(tài)時，加載荷載大小為≤1000ΚΝ。
[0021]如圖2、圖3、圖4、圖7所示，所述的上翼緣I和下翼緣2為板狀，上翼緣I和下翼緣2之間連有腹板3，所述的上翼緣I和下翼緣2上有錨桿孔5，在地面上有多個地錨孔洞k，實驗時根據(jù)需要可以通過門架底梁兩端預(yù)留的地錨孔實現(xiàn)門架與地表的固定。所述的下翼緣2上有多個供千斤頂通過的通孔4，所述的上翼緣I和下翼緣2的兩端有與所述的門架柱I b和門架柱II c連接的端板，所述的上翼緣1、下翼緣2和端板上有多個連接孔10，用于與門架其它部分連接。
[0022]所述的腹板3有兩道，兩道腹板3之間形成所述的容納多個所述的豎向變形裝置f的豎向容置空間。
[0023]所述的腹板3與所述的上翼緣I和下翼緣2之間固定有多個加強肋7。
[0024]如圖1、圖11所示，所述的豎向變形裝置f是豎直設(shè)置的千斤頂，它包括缸體f3和伸縮桿f2 ;所述的缸體f3從所述的下翼緣2穿過并連接在地面上，所述的伸縮桿f2的上端連接有能從所述的長槽孔6伸出的頂板Π，多個所述的千斤頂在所述的容置空間內(nèi)排成一排或數(shù)排，多個頂板Π在初始位置連成一個水平平面形成支撐。通過多個豎向變形裝置f的升降可模擬地表不均勻沉降。
[0025]如圖5、圖6所示，所述的長槽孔6上覆蓋有蓋板翼緣8，蓋板翼緣8的下部有伸入所述的容置空間內(nèi)的插板8，形成“T”字形蓋板。當(dāng)進行結(jié)構(gòu)單軸、平面內(nèi)加載實驗室，可將門架底梁上的容置空間用“T”字形蓋板蓋合。蓋板翼緣8可以是一整塊，也可以是多塊拼
在一起。
[0026]如圖8、圖9所示，所述的門架頂梁a是“工”字形梁結(jié)構(gòu)，門架頂梁a的兩端有與所述的門架柱I b和門架柱II C連接的端板；所述的門架柱I b和門架柱II C是“工”字形柱結(jié)構(gòu)。門架頂梁a、門架柱I b和門架柱II c上有用于與門架其它部分連接的連接孔。
[0027]圖10所示，所述的掖腳e是由掖腳柱I el和掖腳柱II e2垂直剛性連接而成的“L”形連接體，掖腳柱I el外側(cè)的連接端面I e4和掖腳柱II e2外側(cè)的連接端面II e5形成直角拐角，所述的連接端面I e4和連接端面II e5上有多個連接孔10，用于與門架其它部分連接。所述的掖腳柱I el和掖腳柱II e2的內(nèi)側(cè)之間固定有肋板e3。
[0028]使用時，如圖1、圖12所示，首先安裝好自平衡門架，可實現(xiàn)平面內(nèi)自由加載試驗， 將門架底梁上翼緣蓋板取掉，將液壓千斤頂穿過門架底梁下翼緣預(yù)留孔，放置于上翼
緣預(yù)開的長槽孔6內(nèi)，此時通過液壓千斤頂?shù)纳悼赡M實現(xiàn)地表的不均勻沉降模擬，下門將梁可實現(xiàn)不均勻沉降；即在門架底梁d上翼緣I內(nèi)，將多個液壓千斤頂放入所述的容置空間內(nèi)排成一排或數(shù)排，長槽孔6伸出頂板fl，利用液壓千斤頂?shù)纳祵崿F(xiàn)地表不均勻沉降，可實現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)抗地表變形的實驗。試驗構(gòu)件s置于門架底梁上，在門架頂梁a、門架柱I b或門架柱II C上加裝加載裝置g，對試驗構(gòu)件S施壓可實現(xiàn)單向荷載作用下抗地表變形實驗研究，亦可實現(xiàn)雙向荷載作用下抗地表變形實驗研究。
[0029]當(dāng)進行結(jié)構(gòu)單軸、平面內(nèi)加載實驗時，可將門架底梁上T形蓋板蓋合；門架底梁d通過地錨與地面連接固定，加載裝置g可固定于門架頂梁a實現(xiàn)豎向加載；加載裝置g固定于門架柱I b或門架柱II c可實現(xiàn)水平方向加載；加載裝置g同時固定于門架頂梁a和門架柱I b或門架柱II c可實現(xiàn)平面內(nèi)雙向加載。實驗時根據(jù)需要可以通過門架底梁兩端預(yù)留的地錨孔實現(xiàn)門架與地表的固定。
【權(quán)利要求】
1.一種自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:它包括由門架頂梁(a)、門架柱I(b)、門架柱II (C)和門架底梁(d)剛性連接而成的門架結(jié)構(gòu)，所述的門架底梁(d)是包括上翼緣(I)和下翼緣(2)的梁結(jié)構(gòu)，門架底梁(d)內(nèi)裝有多個豎向變形裝置(f)，上翼緣(I)和下翼緣(2)之間有用于容納多個所述的豎向變形裝置(f)的容置空間，所述的上翼緣(I)上有與所述的容置空間相貫通的長槽孔(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的門架頂梁(a)、門架柱I (b)、門架柱II (c)和門架底梁(d)的內(nèi)側(cè)連接處固定有掖腳(e)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的上翼緣(I)和下翼緣(2 )為板狀，上翼緣(I)和下翼緣(2 )之間連有腹板(3 )，所述的上翼緣(I)和下翼緣(2)上有錨桿孔(5)，所述的下翼緣(2)上有多個通孔(4)，所述的上翼緣(I)和下翼緣(2)的兩端有與所述的門架柱I (b)和門架柱II (c)連接的端板，所述的上翼緣(I)、下翼緣(2)和端板上有多個連接孔(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的腹板(3)有兩道，兩道腹板(3)之間形成所述的容納多個所述的豎向變形裝置(f)的容置空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的腹板(3)與所述的上翼緣(I)和下翼緣(2)之間固定有多個加強肋(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的豎向變形裝置(f)是豎直設(shè)置的千斤頂，它包括缸體(f3)和伸縮桿(f2);所述的缸體(f3)從所述的下翼緣(2)穿過并連接在地面上，所述的伸縮桿(f2)的上端連接有能從所述的長槽孔(6)伸出的頂板(fl)，多個所述的千斤頂在所述的容置空間內(nèi)排成一排或數(shù)排。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的長槽孔(6)上覆蓋有蓋板翼緣(8)，蓋板翼緣(8)的下部有插板(8)伸入所述的容置空間內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的門架頂梁(a)是“工”字形梁結(jié)構(gòu)，門架頂梁(a)的兩端有與所述的門架柱I (b)和門架柱II(C)連接的端板；所述的門架柱I (b)和門架柱II (C)是“工”字形柱結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的掖腳(e)是由掖腳柱I (el)和掖腳柱II (e2)垂直剛性連接而成的“L”形連接體，掖腳柱I (el)外側(cè)的連接端面I (e4)和掖腳柱II (e2)外側(cè)的連接端面II (e5)形成直角拐角，所述的連接端面I (e4)和連接端面II (e5)上有多個連接孔(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自平衡門架抗地表變形實驗裝置，其特征在于:所述的掖腳柱I (el)和掖腳柱II (e2)的內(nèi)側(cè)之間固定有肋板(e3)。
【文檔編號】G01N3/12GK103698219SQ201310722418
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】張風(fēng)杰, 常鴻飛, 譚永超, 夏翔, 張斌斌, 謝偉, 段曉牧 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)