側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括有模型槽部分、實(shí)驗(yàn)加載部分、量測(cè)部分，模型槽部分與實(shí)驗(yàn)加載部分通過(guò)螺栓連接，量測(cè)部分通過(guò)螺釘固定在模型槽部分上。本發(fā)明的效果是該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行多種試驗(yàn)。調(diào)整活動(dòng)擋板墻的姿態(tài)可做各種位移模式的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；限制活動(dòng)擋墻位置，可實(shí)現(xiàn)不同尺寸的模型槽實(shí)驗(yàn)；去掉活動(dòng)擋板可實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)限情況下的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；將活動(dòng)擋板墻替換成破口材質(zhì)的板材則模擬隧道開(kāi)挖相關(guān)實(shí)驗(yàn)；將活動(dòng)擋板墻固定可做各種樁基地基實(shí)驗(yàn)；配上降雨設(shè)備即可模擬有關(guān)降雨的相關(guān)問(wèn)題；外表量測(cè)系統(tǒng)直觀的看到實(shí)驗(yàn)效果，反力架的反力平衡使得實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有更好的獨(dú)立性，降低了實(shí)驗(yàn)的實(shí)施難度。
【專利說(shuō)明】側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)的模型槽，特別是關(guān)于巖土工程領(lǐng)域的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)城市建設(shè)步伐的加快，超大超高建筑不斷涌現(xiàn)，與建筑物地基的課題也就成為目前的研究熱點(diǎn)。由于模型試驗(yàn)?zāi)芎芎玫哪M預(yù)測(cè)建筑物場(chǎng)地的受力和變形，因此成為當(dāng)今研究的一種有效途徑，而模型試驗(yàn)中模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是進(jìn)行巖土工程領(lǐng)域相關(guān)課題的主要室內(nèi)模型試驗(yàn)載體。
[0003]目前已有的模型槽主要針對(duì)單個(gè)課題設(shè)計(jì)的，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，模型槽就不能再被用于其它實(shí)驗(yàn)，造成很大程度上的資源浪費(fèi)。其次是模型槽的大小不均，一般都是固定的單一尺寸，不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行靈活的調(diào)整。有的大型模型槽用混凝土等砌筑而成，不能被方便的移動(dòng)，靈活性很差。而模型試驗(yàn)的加載系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)都是與模型槽分離的，這樣使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)很多操作不便。
[0004]鑒于以上各種情況，如何設(shè)計(jì)一種大型多功能的模型槽室內(nèi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，成為業(yè)內(nèi)技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使得巖土工程領(lǐng)域模型試驗(yàn)所用的模型槽能被重復(fù)有效的使用。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是提供一種側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中:該模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括有模型槽部分、實(shí)驗(yàn)加載部分、數(shù)據(jù)量測(cè)部分；模型槽部分與實(shí)驗(yàn)加載部分通過(guò)螺栓連接，數(shù)據(jù)量測(cè)部分通過(guò)螺釘固定在模型槽部分上。
[0007]本發(fā)明的效果是:本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以根據(jù)技術(shù)人員具體的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行多種試驗(yàn)。調(diào)整活動(dòng)擋板墻的姿態(tài)就可以做各種位移模式的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；適當(dāng)?shù)南拗苹顒?dòng)擋墻位置，可以實(shí)現(xiàn)不同尺寸的模型槽實(shí)驗(yàn)；去掉活動(dòng)擋板可以實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)限情況下的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；將活動(dòng)擋板墻替換成可以破口材質(zhì)的板材就可以模擬隧道開(kāi)挖相關(guān)實(shí)驗(yàn)；將活動(dòng)擋板墻固定還可以做各種樁基等地基實(shí)驗(yàn)；配上降雨設(shè)備即可模擬有關(guān)降雨影響的相關(guān)的研究課題；外表量測(cè)系統(tǒng)可以直觀的看到實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)借助于超高透明度PVC板可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)有效的實(shí)驗(yàn)控制；反力架采用自反力平衡設(shè)計(jì)，使得實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有更好的獨(dú)立性，大大降低了實(shí)驗(yàn)的實(shí)施難度；位移控制系統(tǒng)使得實(shí)驗(yàn)?zāi)芨行У目刂啤?br> 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三維視圖；
[0009]圖2為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)部件組裝視圖；
[0010]圖3為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正視圖；[0011]圖4為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)俯視圖；
[0012]圖5為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)側(cè)視圖；
[0013]圖6為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)反力架細(xì)部構(gòu)造圖；
[0014]圖7為本發(fā)明的模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)活動(dòng)擋板墻。
[0015]圖中:
[0016]1、外框架2、透明PVC板3、活動(dòng)擋板墻4、底板5、背板
[0017]6、加勁肋 7、反力架 8、鋼墊板9、位移控制螺桿10、導(dǎo)向桿
[0018]11、拉撐 12、連接螺栓 13、角鋼格柵 14、過(guò)渡力撐
[0019]15、位移控制螺母 16、斜撐 17、托架 18、墊片
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加以詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括有模型槽部分、實(shí)驗(yàn)加載部分、數(shù)據(jù)量測(cè)部分，模型槽部分與實(shí)驗(yàn)加載部分通過(guò)螺栓12連接，數(shù)據(jù)量測(cè)部分通過(guò)螺釘固定在模型槽外框架I上。
[0022]如圖1和2所示，模型槽部分包括長(zhǎng)方體的槽體，所述槽體包括外框架1、PVC板2、活動(dòng)擋板墻3、底部鋼板4和背側(cè)鋼板5、加勁肋6、拉撐11。
[0023]所述外框架I通過(guò)角鋼連接而成，PVC板2通過(guò)螺釘固定在外框架I的兩外側(cè)加勁肋6上，活動(dòng)擋板墻3放在外框架I內(nèi)側(cè)長(zhǎng)度方向端部，底部鋼板4和背側(cè)鋼板5焊接在外框架I內(nèi)側(cè)的底部和背側(cè)。為了滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)模型槽整體剛度的要求，在外框架I兩外側(cè)長(zhǎng)度方向分別設(shè)置相互垂直的豎向和水平的加勁肋6，如圖4所示。在外框架I兩外側(cè)豎直方向焊接工字型鋼作為加勁肋6，同時(shí)沿著長(zhǎng)度方向在兩側(cè)加上一道水平向工字型鋼的加勁肋6，如圖5所示，交叉部位采用缺口焊，保證內(nèi)側(cè)齊平光滑。外框架的背側(cè)設(shè)有豎向的加勁肋6，底板4和背板5的鋼板都采用焊接的形式固定在外框架I上面，考慮到模型槽頂部的開(kāi)放與底部鋼板4與外框架I全焊的不對(duì)稱性。在外框架I頂部通過(guò)螺栓連接有兩道角鋼制作的拉撐11。
[0024]其中，所述PVC板2的內(nèi)側(cè)粘貼有坐標(biāo)網(wǎng)格紙，頂側(cè)畫有刻度線。為了能考慮模擬實(shí)際工程土體的排水固結(jié)，在兩塊透明PVC板2上開(kāi)洞，并設(shè)計(jì)有閥門控制是否排水，還可以通過(guò)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)排水量以及排水路徑。
[0025]其中，所述活動(dòng)擋板墻3包括墊板8、導(dǎo)向桿10、格柵13、過(guò)渡力撐14，如圖3和圖7所示。考慮到活動(dòng)擋墻3要承受千斤頂?shù)淖饔?，在活?dòng)板墻3的外側(cè)通過(guò)焊接的形式加上“田”字形角鋼格柵13，接著在格柵13內(nèi)部焊接過(guò)渡力撐14，形成嵌套的兩個(gè)“田”字形加強(qiáng)肋，在內(nèi)部“田”字形加強(qiáng)肋上焊接一塊鋼墊板8，用來(lái)傳遞千斤頂?shù)耐屏Γ够顒?dòng)擋板墻3受力和傳力更合理。導(dǎo)向桿10為“L”形桿，如圖4所示，其中一端穿透活動(dòng)擋板墻3，另一端焊接在外框架I兩外側(cè)的加勁肋6上。
[0026]加載部分包括千斤頂、反力架7和位移控制器9，如圖6所示。
[0027]其中，所述反力架7的設(shè)計(jì)采用可拆卸的靈活性設(shè)計(jì)理念，反力架7截面為“[”形，用工字型鋼和槽鋼焊接而成，拐角處焊接鋼構(gòu)件作為斜撐16，增加反力架7的整體剛度，考慮到千斤頂?shù)姆胖靡蟮撞科秸?，在反力?橫梁上焊兩塊墊片18，整個(gè)反力架7與外框架I的連接通過(guò)四組連接螺栓12實(shí)現(xiàn)；考慮到千斤頂?shù)墓潭ㄐ问剑郊虞d時(shí)需要在反力架7上加上水平托架17，由于托架17僅需提供抵抗千斤頂本身自重即可，托架17采用兩根短鋼筋焊接在反力架7的橫梁鋼板上。
[0028]其中，所述位移控制器9由位移控制器螺桿和兩組的四個(gè)位移控制螺母15組成，如圖6所示，位移控制器9的螺桿穿過(guò)反力架7橫梁，位移控制器9螺桿上的四組位移控制螺母15分布在反力架7橫梁兩側(cè)。所述位移控制系統(tǒng)，就是通過(guò)帶螺紋的長(zhǎng)螺桿9頂著活動(dòng)擋墻3，避免活動(dòng)擋板墻3后退，長(zhǎng)螺桿9的末端焊接旋轉(zhuǎn)把手，這樣就可以通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)把手控制螺桿9的前進(jìn)和后退，螺桿9通過(guò)四組螺母15緊固在反力架7上，這樣就可以防止螺桿的后退，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按照實(shí)驗(yàn)要求控制活動(dòng)擋墻3的前進(jìn)位移。
[0029]所述數(shù)據(jù)量測(cè)部分包括外表量測(cè)部分、內(nèi)部量測(cè)部分以及數(shù)據(jù)采集部分。所述外表量測(cè)部分主要是在模型槽槽體以及槽內(nèi)土體的外表面布置，內(nèi)部量測(cè)部分主要置于槽內(nèi)土體。所述外表量測(cè)部分主要包括直觀現(xiàn)象觀測(cè)和外部特征值得量測(cè)，直觀現(xiàn)象觀測(cè)就是利用數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)通過(guò)透明的PVC板2對(duì)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)特征點(diǎn)的試驗(yàn)效果進(jìn)行拍照攝影，并通過(guò)在PVC板2上設(shè)置的量測(cè)布置量取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；外部特征值量測(cè)主要是通過(guò)千分表、經(jīng)緯儀及其附屬設(shè)施對(duì)實(shí)驗(yàn)中的特征點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)，具體的設(shè)置要根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置。
[0030]所述內(nèi)部量測(cè)部分主要包括應(yīng)變儀、土壓力盒、空隙壓力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)、張力計(jì)等儀器及其附屬構(gòu)造和連接導(dǎo)線，具體設(shè)置要根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)置。
[0031]所述數(shù)據(jù)采集部分主要是用于采集整理上述儀器的數(shù)據(jù)，有臺(tái)式電腦一臺(tái)和與上述各種儀器匹配的數(shù)據(jù)采集箱，有些數(shù)據(jù)采集箱可以通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與電腦主機(jī)相連，有些就可以通過(guò)插上U盤進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集傳輸，具體設(shè)置要根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)置。
[0032]基于本側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的靈活性，可以根據(jù)技術(shù)人員具體實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行與邊坡、樁基、隧道等領(lǐng)域相關(guān)室內(nèi)模型試驗(yàn)，比如可以先將模型槽的活動(dòng)板墻3去掉，再模型槽上方加上降雨裝置，就可以研究與滑坡相關(guān)問(wèn)題；而將活動(dòng)擋板墻3固定，在模型槽內(nèi)部填土，加進(jìn)去樁基模型，就可以研究與樁基相關(guān)問(wèn)題。
[0033]以上所述僅為結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)方案實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明而已，并不用于限制本技術(shù)方案，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，所有各種變化和更改均應(yīng)包含在本技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:該模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括有模型槽部分、實(shí)驗(yàn)加載部分、數(shù)據(jù)量測(cè)部分；模型槽部分與實(shí)驗(yàn)加載部分通過(guò)螺栓連接，數(shù)據(jù)量測(cè)部分通過(guò)螺釘固定在模型槽部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述模型槽部分包括長(zhǎng)方體的槽體，所述槽體包括外框架(I)、PVC板(2)、活動(dòng)擋板墻(3)、底部鋼板(4)和背側(cè)鋼板(5)、加勁肋(6)、拉撐(11)，所述外框架(I)通過(guò)角鋼連接而成，PVC板(2)通過(guò)螺釘固定在外框架(I)的兩外側(cè)加勁肋(6)上，活動(dòng)擋板墻(3)放在外框架(I)內(nèi)側(cè)長(zhǎng)度方向端部，底部鋼板(4)和背側(cè)鋼板(5)焊接在外框架(I)內(nèi)側(cè)的底部和背側(cè)，在外框架(1)兩外側(cè)長(zhǎng)度方向分別設(shè)置相互垂直的豎向和水平的加勁肋(6)，外框架的背側(cè)設(shè)有豎向的加勁肋(6 )，在外框架(I)頂部通過(guò)螺栓連接有兩道拉撐(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述PVC板(2)內(nèi)側(cè)粘貼有坐標(biāo)網(wǎng)格紙，頂側(cè)畫有刻度線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述活動(dòng)擋板墻(3)包括墊板(8)、導(dǎo)向桿(10)、格柵(13)、過(guò)渡力撐(14)，所述墊板(8)、格柵(13)和過(guò)渡力撐(14)均連接在活動(dòng)擋板墻(3)外側(cè)中間部位，在活動(dòng)擋板墻(3)的對(duì)角線四分點(diǎn)處設(shè)有四根導(dǎo)向桿(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述導(dǎo)向桿(10)為L(zhǎng)形桿，導(dǎo)向桿(10)的一端穿透活動(dòng)擋板墻(3)，另一端連接在外框架(I)兩外側(cè)的加勁肋(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述實(shí)驗(yàn)加載部分包括千斤頂、反力架(7)和位移控制器(9)，千斤頂固定在托架(17)上，在反力架(7)的橫梁水平中線的兩個(gè)三分點(diǎn)處設(shè)有兩孔，兩孔內(nèi)分別穿入位移控制器(9)，反力架(7)的截面為[形，在反力架(7)的拐角處焊接斜撐(16)，反力架(7)的橫梁中間部位連接有墊片(18)和托架(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述位移控制器(9)包括一個(gè)帶手柄的螺桿和與螺桿配合的兩組螺母(15)，兩組螺母(15)分別套在反力架(7)橫梁的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)向位移式多功能模型槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述數(shù)據(jù)量測(cè)部分包括相互連接的外表量測(cè)部分、內(nèi)部量測(cè)部分以及數(shù)據(jù)采集部分。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK103743886SQ201410022445
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月19日
【發(fā)明者】李順群, 唐高杰, 張少峰, 馮慧強(qiáng), 張彥, 賈紅晶, 于珊 申請(qǐng)人:天津城建大學(xué)