本發(fā)明涉及模型試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

由于山區(qū)斜坡段橋梁樁基所處的水文地質(zhì)條件及地理位置復(fù)雜多變，與平地上的橋梁樁基相比，其受力和變形特性更為復(fù)雜，故很有必要對(duì)斜坡橋梁樁基的承載機(jī)理及受力與變形特性展開深入系統(tǒng)的研究?，F(xiàn)有的理論研究，多將斜坡段橋梁樁基這一復(fù)雜的三維問題，簡(jiǎn)化成二維的平面問題來進(jìn)行分析和研究，因此與實(shí)際工程中斜坡段橋梁樁基的承載狀況有很大差距，從而會(huì)給實(shí)際工程的設(shè)計(jì)與施工帶來安全隱患。因此，借助室內(nèi)模型試驗(yàn)來研究斜坡地段橋梁樁基承載與變形方面的問題，能夠較為真實(shí)合理地反應(yīng)斜坡和樁基的三維相互作用。

國(guó)內(nèi)外常用的土工模型試驗(yàn)手段主要包括室內(nèi)常規(guī)的模型試驗(yàn)及離心模型試驗(yàn)。其中，離心模型試驗(yàn)可以用較小的模型重現(xiàn)原型的應(yīng)力場(chǎng)，但不足之處在于土顆粒尺寸效應(yīng)及試驗(yàn)耗費(fèi)較大。此外，由于模型尺寸較小，測(cè)量?jī)x器的選型、布置和埋設(shè)均比較困難。

目前，室內(nèi)常規(guī)模型試驗(yàn)是研究斜坡橋梁樁基受力、變形及穩(wěn)定性的一種切實(shí)可行的重要研究手段。然而現(xiàn)有的常規(guī)模型試驗(yàn)裝置只能施加單一方向的水平荷載，且加載設(shè)備固定設(shè)置，故與實(shí)際工程中樁基的承載狀況相比存在較大差異，在加載方式上具有明顯的局限性。而且現(xiàn)有的模型試驗(yàn)裝置在進(jìn)行坡度測(cè)量時(shí)，沒有相應(yīng)的成坡模具，而且成坡角度不能夠隨意調(diào)整，因而不能有效地控制模型邊坡的坡度，從而給模型邊坡的制作帶來不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置，解決現(xiàn)有試驗(yàn)裝置水平荷載加載方式單一，不能有效控制模型邊坡坡度的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置，包括箱體、設(shè)置在所述箱體上的水平載荷測(cè)量裝置、豎向載荷測(cè)量裝置以及邊坡坡度測(cè)量裝置；

其中所述水平載荷測(cè)量裝置包括若干豎向鋼管，所述豎向鋼管的上端安裝有能夠沿所述豎向鋼管的內(nèi)孔進(jìn)行上下移動(dòng)和水平向轉(zhuǎn)動(dòng)的三角支架；

所述邊坡坡度測(cè)量裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿、與所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直連接的若干成坡模板以及弧形滑道，其中所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的一端穿過所述弧形滑道與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連，所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的另一端設(shè)有定位所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿運(yùn)動(dòng)位置的鎖緊螺母；所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿沿所述弧形滑道運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)所述成坡模板轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述豎向載荷測(cè)量裝置包括反力架、設(shè)置在所述反力架下方的試驗(yàn)樁以及千斤頂，所述千斤頂?shù)囊欢伺c所述反力架相連，所述千斤頂?shù)牧硪欢伺c所述試驗(yàn)樁相連。

具體地，在所述千斤頂與所述試驗(yàn)樁之間設(shè)有墊板，在所述千斤頂上還設(shè)有第一力傳感器。

進(jìn)一步地，所述水平載荷測(cè)量裝置還包括滑輪、鋼絲繩和加載砝碼，其中所述滑輪安裝在所述三角支架上，所述鋼絲繩的一端與所述試驗(yàn)樁相連，所述鋼絲繩的另一端穿過所述滑輪與所述加載砝碼相連，在所述鋼絲繩上還設(shè)有第二力傳感器。

具體地，所述箱體為上部開口的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述箱體由支撐鋼架以及設(shè)置在所述支撐鋼架四周的玻璃擋板組成。

進(jìn)一步地，所述豎向鋼管包括第一豎向鋼管、第二豎向鋼管和第三豎向鋼管，其中所述的第一豎向鋼管、第二豎向鋼管和第三豎向鋼管分別設(shè)置在所述箱體相鄰的三個(gè)側(cè)壁上。

具體地，所述豎向鋼管的兩端分別通過連接組件與所述支撐鋼架相連，所述連接組件包括卡扣和連接螺栓，其中所述卡扣由卡合部以及設(shè)置在所述卡合部?jī)啥说倪B接部組成，所述豎向鋼管設(shè)置在所述卡合部與所述支撐鋼架之間，所述支撐鋼架與所述連接部之間通過所述連接螺栓相連。

具體地，所述弧形滑道的弧形角度為90°，所述弧形滑道的兩端分別與所述支撐鋼架相連。

具體地，所述箱體底部的支撐鋼架上設(shè)有與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸相適配的通孔，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端分別穿過所述通孔伸出所述支撐鋼架外部。

具體地，所述三角支架通過定位件與所述豎向鋼管進(jìn)行定位，所述定位件為定位螺栓。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置，通過調(diào)整所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿沿所述弧形滑道運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)連接在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的成坡模板轉(zhuǎn)動(dòng)，可形成不同角度的模型邊坡，試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)將要模擬的斜坡坡度所需，調(diào)整所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿來控制成坡坡度，從而提高試驗(yàn)精度和效率；通過調(diào)整安裝在所述豎向鋼管上端的三角支架在所述豎向鋼管的內(nèi)孔中進(jìn)行上下移動(dòng)來適應(yīng)不同高度的試驗(yàn)樁，通過調(diào)整三角支架在所述豎向鋼管的內(nèi)孔中進(jìn)行水平向轉(zhuǎn)動(dòng)來適應(yīng)不同方向的水平力。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，功能多樣，成坡效率高，試驗(yàn)精度和效率高，工作可靠性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置的圖1中A處放大示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例邊坡坡度控制示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置的圖1中B處放大示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置的圖1中C處放大示意圖；

圖6是本發(fā)明斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：支撐鋼架；2：豎向鋼管；3：三角支架；4：連接組件；5：轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿；6：轉(zhuǎn)動(dòng)軸；7：成坡模板；8：弧形滑道；9：鎖緊螺母；10：反力架；11：試驗(yàn)樁；12：千斤頂；13：滑輪；14：鋼絲繩；15：加載砝碼；16：墊板；201：第一豎向鋼管；202：第二豎向鋼管；203：第三豎向鋼管；401：卡扣；402：連接螺栓。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置，包括箱體、設(shè)置在所述箱體上的水平載荷測(cè)量裝置、豎向載荷測(cè)量裝置以及邊坡坡度測(cè)量裝置。

所述水平載荷測(cè)量裝置包括若干豎向鋼管2，所述豎向鋼管2的上端安裝有能夠沿所述豎向鋼管2的內(nèi)孔進(jìn)行上下移動(dòng)和水平向轉(zhuǎn)動(dòng)的三角支架3。使用時(shí)，通過調(diào)整所述三角支架3在所述豎向鋼管2的內(nèi)孔中進(jìn)行上下移動(dòng)來適應(yīng)不同高度的試驗(yàn)樁，通過調(diào)整三角支架3在所述豎向鋼管2的內(nèi)孔中進(jìn)行水平向轉(zhuǎn)動(dòng)來適應(yīng)不同方向的水平力，操作方便，提高了水平載荷測(cè)量的精度和效率。

所述邊坡坡度測(cè)量裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5、與所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5連接的轉(zhuǎn)動(dòng)軸6、與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6垂直連接的若干成坡模板7以及弧形滑道8，其中所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5的一端穿過所述弧形滑道8與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6相連，所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5的另一端設(shè)有定位所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿運(yùn)動(dòng)位置的鎖緊螺母9。使用時(shí)，調(diào)整所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5沿所述弧形滑道8運(yùn)動(dòng)，則所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6帶動(dòng)所述成坡模板7轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制成坡坡度的目的。在本實(shí)施例中所述弧形滑道8的弧形角度設(shè)置為90°，通過調(diào)整所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5的位置可形成0～90°的模型邊坡，大大提高了邊坡坡度測(cè)量的精度和效率。

進(jìn)一步來說，所述豎向載荷測(cè)量裝置包括反力架10、設(shè)置在所述反力架10下方的試驗(yàn)樁11以及千斤頂12，所述千斤頂12的一端與所述反力架10相連，所述千斤頂12的另一端與所述試驗(yàn)樁11相連。在所述千斤頂12與所述試驗(yàn)樁11之間設(shè)有墊板16，在所述千斤頂12上還設(shè)有第一力傳感器。在使用時(shí)，通過所述千斤頂12來控制和施加豎向荷載，通過所述第一力傳感器來測(cè)量每次施加的豎向荷載大小。

進(jìn)一步來說，所述水平載荷測(cè)量裝置還包括滑輪13、鋼絲繩14和加載砝碼15，其中所述滑輪13安裝在所述三角支架3上，所述鋼絲繩14的一端與所述試驗(yàn)樁11相連，所述鋼絲繩14的另一端穿過所述滑輪13與所述加載砝碼15相連，在所述鋼絲繩15上還設(shè)有第二力傳感器。在使用時(shí)，通過施加不同的加載砝碼來施加不同的樁基水平荷載，通過所述第二力傳感器來測(cè)量每次施加的水平荷載大小。

其中，所述滑輪13可調(diào)節(jié)的活動(dòng)安裝在所述三角支架3上，所述滑輪13能夠相對(duì)于所述三角支架3在水平向360°旋轉(zhuǎn)，當(dāng)需要測(cè)量不同方向的水平力時(shí)，可以調(diào)節(jié)所述滑輪13的角度，使所述滑輪13的方向與需要測(cè)量的水平力方向相一致，進(jìn)而保證測(cè)量不同方向水平力時(shí)的準(zhǔn)確性。

具體來說，所述箱體為上部開口的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述箱體由支撐鋼架1以及設(shè)置在所述支撐鋼架1四周的玻璃擋板組成。其中所述支撐鋼架1采用拼接方式進(jìn)行連接，通過透明的玻璃擋板，能夠非常直觀清楚地觀測(cè)到箱體內(nèi)的士體及模型基樁的變化情況，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且拆卸和安裝非常方便。

具體來說，所述弧形滑道8由兩個(gè)平行設(shè)置的弧形板組成，兩個(gè)弧形板之間形成滑道，用于限制所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5的滑動(dòng)軌跡，所述弧形滑道8的兩端分別通過螺栓與所述支撐鋼架1相連。

具體來說，所述豎向鋼管2的上下兩端分別通過連接組件4與所述支撐鋼架1相連，所述連接組件4包括卡扣401和連接螺栓402，其中所述卡扣401由卡合部以及設(shè)置在所述卡合部?jī)啥说倪B接部組成，所述豎向鋼管2設(shè)置在所述卡合部與所述支撐鋼架1之間，所述支撐鋼架1與所述連接部之間通過所述連接螺栓402相連。

具體來說，所述箱體底部的支撐鋼架上設(shè)有與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6相適配的通孔，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6的兩端分別穿過所述通孔伸出所述支撐鋼架1的外部。在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6上設(shè)有與所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5相適配的通孔，所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5的一端穿過所述通孔與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6相連，當(dāng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿5運(yùn)動(dòng)時(shí)，即可帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體來說，所述三角支架3通過定位件與所述豎向鋼管2進(jìn)行鎖緊定位，所述定位件可采用定位螺栓。當(dāng)需要調(diào)整所述三角支架3的升降位置或轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，松開所述定位螺栓即可進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)位置固定時(shí)，只需將所述定位螺栓鎖緊即可，操作方便。

具體來說，在試驗(yàn)過程中，可以通過調(diào)整所述成坡模板7的數(shù)量來控制模型邊坡的高度，且所述成坡模板7可拆卸的安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸6上，裝卸非常方便，而完全拆卸所述成坡模板7后，該模型試驗(yàn)裝置即可變?yōu)榉悄M斜坡的模型試驗(yàn)裝置。

如圖6所示，在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述豎向鋼管包括第一豎向鋼管201、第二豎向鋼管202和第三豎向鋼管203，其中所述的第一豎向鋼管201、第二豎向鋼管202和第三豎向鋼管203分別設(shè)置在所述箱體相鄰的三個(gè)側(cè)壁上，在所述的第一豎向鋼管201、第二豎向鋼管202和第三豎向鋼管203分別安裝一個(gè)三角支架，構(gòu)成在三個(gè)不同方向的水平載荷測(cè)量裝置。在使用時(shí)，可以在第一豎向鋼管201、第二豎向鋼管202和第三豎向鋼管203依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步擴(kuò)大水平載荷測(cè)量方向和范圍。

當(dāng)然，根據(jù)需要施加的水平載荷方向，可以在所述箱體的三個(gè)側(cè)壁中的每個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)置多個(gè)豎向鋼管，從而可以施加水平面上0～180°任意方向上的水平荷載，從而極大地提高了試驗(yàn)精度和試驗(yàn)效率。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的斜坡段橋梁樁基三維加載模型試驗(yàn)裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過設(shè)置在所述箱體上的水平載荷測(cè)量裝置、豎向載荷測(cè)量裝置以及邊坡坡度測(cè)量裝置來實(shí)現(xiàn)三向承載條件下受力、變形及穩(wěn)定性的模型試驗(yàn)操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎合理，功能多樣。

2、本發(fā)明通過調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿來控制成坡坡度，根據(jù)將要模擬的斜坡坡度所需，可形成0°～90°的模型邊坡，極大地提高試驗(yàn)精度和效率。

3、本發(fā)明通過三角支架與豎向鋼管之間的配合方式，通過調(diào)整三角支架的上下位置來適應(yīng)不同高度的試驗(yàn)樁；通過調(diào)整三角支架的水平面旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而適應(yīng)不同方向的水平力。

4、本發(fā)明還具有測(cè)量精度和效率高，工作可靠性強(qiáng)，成本低，使用效果好，使用壽命長(zhǎng)，便于推廣使用的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。