一種新型板樁碼頭的試驗裝置及其制作方法和試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及板粧碼頭試驗，特別是涉及一種新型板粧碼頭的試驗裝置及其制作方法和試驗方法，屬于土木工程技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，板粧碼頭的承載機理的研究手段主要是土工離心模型試驗和數(shù)值模擬。土工離心模型試驗通過施加一個N倍于正常重力加速度的離心加速度，使模型中深度為h處的應力水平等于原型中的深度為Nh處的應力水平。
[0003]然而離心機售價昂貴，離心試驗的費用也非常高，受限于離心機的規(guī)模，模型通常較小。與土工離心模型試驗不同，數(shù)值模擬的成本很低，但是數(shù)值模擬中很難真實的模擬出實際的結構作用力，因為數(shù)值模擬中材料本構是個難題，而開發(fā)出新的材料本構模型往往不易，還需通過試驗獲取相關的材料參數(shù)。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種新型板粧碼頭的試驗裝置及其制作方法和試驗方法，其中試驗裝置結構緊湊、拆裝方便、制作容易、安全可靠、實用性強，制作方法操作靈活、施工高效、成本較低，試驗方法簡單易行、量測精確，提供新型的板粧碼頭結構模型，獲取有效的結構參數(shù)，實現(xiàn)板粧碼頭承載特性的有效研究和試驗。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0006]本發(fā)明提供一種新型板粧碼頭的試驗裝置，包括模型槽系統(tǒng)和量測系統(tǒng)；所述模型槽系統(tǒng)包括模型槽，內設于模型槽的相互平行的板粧墻、粧和錨碇墻；所述量測系統(tǒng)包括土壓力盒、應變片、百分表、拉力計，以及依次相連的采集系統(tǒng)和計算機；所述模型槽包括框型的槽壁、由槽壁圍成的槽腔、和填充在槽腔中的填料，所述模型槽的底部預留有排水管；所述板粧墻和錨碇墻均為一面，粧為等間距并排分布的若干根；所述土壓力盒、應變片、百分表、拉力計均與采集系統(tǒng)相連，采集系統(tǒng)與計算機相連。
[0007]其中，所述板粧墻、粧和錨碇墻均為鋼筋混凝土結構，并按照設定間距和設定高度、從海側至陸側依次設置于槽腔中；所述板粧墻的海陸兩側墻面、粧的海陸兩側粧面、錨碇墻的海側墻面，在澆筑時均預留有安裝土壓力盒用的孔洞；所述板粧墻、粧和錨碇墻通過錨碇點布設拉鉤、拉鉤間布設鋼絲繩相連接。
[0008]而且，位于板粧墻陸側的槽腔中架設有與板粧墻相平行的鋼架，所述粧通過繩子固定于鋼架；位于板粧墻陸側的槽腔中從板粧墻至錨碇墻方向依次設置有土壓力盒用的三根土壓力盒安置桿；三根土壓力盒安置桿處于同一直線上，分別埋設在粧和板粧墻之間、相鄰兩根粧之間、靠近粧的槽腔中。
[0009]同時，位于板粧墻和錨碇墻的陸側兩端邊的槽壁內側面設置有角鋼擋板，板粧墻和錨碇墻的兩端邊均通過卡子與角鋼擋板相連，板粧墻和錨碇墻之間的槽壁內側面粘貼有光滑隔板；所述光滑隔板與填料之間、卡子與填料之間、角鋼擋板與填料之間均鋪設有塑料膜，所述塑料膜自板粧墻和錨碇墻的墻底鋪設至墻頂；位于板粧墻海側的槽腔中設置有兩個對稱分布的L形擋板，并于槽腔頂面中心處設置有一個百分表；所述L形擋板的一端固定于槽壁的內側面、另一端向板粧墻延伸并靠近板粧墻的海側墻面，兩個L形擋板均通過外鋪塑料膜與板粧墻的海側墻面和槽壁的內側面形成兩個對稱并獨立的未填充有填料的隔間，所述隔間內自上而下依次平行設置有若干個百分表；所述孔洞的孔壁開設有線槽，安裝在孔洞中的土壓力盒的導線通過布設于線槽后延伸出線槽固定在墻面；所述應變片成對分布在板粧墻的海陸兩側墻面、錨碇墻的海陸兩側墻面、以及粧的海陸兩側粧面；所述百分表的探針與板粧墻的海側墻面相接觸；所述拉力計安裝在鋼絲繩中心。
[0010]本發(fā)明的試驗裝置進一步設置為:所述槽壁的外側面設置圍繞一周的工作平臺。
[0011]本發(fā)明的試驗裝置進一步設置為:所述填料為砂性土、粘性土、碎石土的其中一種或至少兩種。
[0012]本發(fā)明的試驗裝置進一步設置為:所述光滑隔板為聚四氟乙烯板，所述塑料膜為彩條布。
[0013]本發(fā)明的試驗裝置進一步設置為:所述拉鉤通過膨脹螺絲布設于板粧墻、粧和錨碇墻的銷碇點，所述鋼絲繩通過花籃螺絲與拉鉤相連。
[0014]本發(fā)明的試驗裝置進一步設置為:所述土壓力盒安置桿包括鋼筋，設置于鋼筋上的可調節(jié)直徑的圓環(huán)。
[0015]本發(fā)明的試驗裝置進一步設置為:所述土壓力盒為箔式微型壓力傳感器，所述應變片為箔式電阻應變片，所述百分表為帶數(shù)字傳輸功能百分表，所述拉力計為應變式拉力傳感器，所述采集系統(tǒng)包括應變采集系統(tǒng)和位移采集系統(tǒng)。
[0016]本發(fā)明還提供一種新型板粧碼頭的試驗裝置的制造方法，包括以下步驟:
[0017]1)澆制模型槽、板粧墻和錨碇墻；
[0018]按照設計尺寸澆制模型槽，在模型槽達到結構強度后，對模型槽縱向內側的兩面槽壁進行打磨、清洗浮塵，并繪制板粧墻預設位置和錨碇墻預設位置，用雙面膠將光滑隔板粘貼至板粧墻預設位置和錨碇墻預設位置之間的槽壁上，在位于板粧墻和錨碇墻的陸側兩端邊的槽壁上安裝角鋼擋板，并在模型槽的底部設置排水管；
[0019]在模型槽的槽腔中澆制與模型槽橫向內徑等寬的板粧墻和錨碇墻，在澆筑時預留出安裝土壓力盒用的孔洞，孔洞的孔徑與土壓力盒的尺寸相匹配，并對孔洞的孔壁開設出線槽；當板粧墻和錨碇墻達到結構強度后，將土壓力盒的側邊裹上生膠帶后牢固安置在孔洞里面，土壓力盒的導線用硅膠封于線槽后延伸出線槽，延伸出的導線用線卡和膠帶固定在墻面上；在板粧墻和錨碇墻上拉桿錨碇點并鉆孔，安裝帶膨脹螺絲的拉鉤；
[0020]在板粧墻和錨碇墻的海陸兩側墻面確定應變片粘貼位置，對應變片粘貼位置用砂紙打磨、去除氧化層、并用無水乙醇清洗干凈，再用環(huán)氧膠將應變片粘貼上去，待環(huán)氧膠干后、在應變片上涂一層硅膠進行密封；將土壓力盒和應變片均通過導線與采集系統(tǒng)相連；
[0021]2)安裝粧和土壓力盒安置桿；
[0022]在模型槽的槽腔中橫向架設鋼架，在粧預設位置埋設粧，將粧靠在鋼架上并用繩子固定；在粧的錨碇點安裝帶膨脹螺絲的拉鉤；
[0023]位于板粧墻陸側的槽腔中從板粧墻至錨碇墻方向依次設置安裝土壓力盒用的三根土壓力盒安置桿；三根土壓力盒安置桿處于同一直線分布，分別埋設在粧和板粧墻之間、相鄰兩根粧之間、靠近粧的槽腔中；將土壓力盒安裝在土壓力盒安置桿上后通過導線與采集系統(tǒng)相連；
[0024]3)安裝板粧墻；
[0025]利用跨設于模型槽上的桁架和安裝在桁架上的吊葫蘆將板粧墻提升到設定高度，同時將錨碇墻提升到設定高度，在模型槽的槽腔中進行填料鋪設及振搗密實；
[0026]當分層鋪設填料至板粧墻的墻底高程后，卸下吊葫蘆將板粧墻直接放下，用水準尺測量墻體在豎直方向和水平方向是否保持直立的狀態(tài)，若不是，則需進行調整；再用卡子將板粧墻固定在角鋼擋板上，并在板粧墻的兩側邊自墻底至墻頂鋪設上塑料膜，塑料膜用于將光滑隔板與填料、卡子與填料、角鋼擋板與填料分隔開而防止填料進入板粧墻的兩側邊空隙；
[0027]4)制作隔間；
[0028]在位于板粧墻海側的槽腔中設置兩個對稱分布的L形擋板，L形擋板的一端固定于槽壁的內側面、另一端向板粧墻延伸并靠近板粧墻的海側墻面，兩個L形擋板均通過外鋪塑料膜與板粧墻的海側墻面和槽壁的內側面形成兩個對稱并獨立的未填充有填料的隔間，并在隔間內自上而下依次平行設置若干個百分表；
[0029]在位于板粧墻海側的槽腔頂面中心處也設置一個百分表，將槽腔頂面中心處的百分表和隔間內的百分表均通過導線與采集系統(tǒng)相連；
[0030]5)安裝錨碇墻；
[0031]錨碇墻通過吊葫蘆提升在設定高度，對位于錨碇墻底部的槽腔進行填料鋪設及振搗密實，填料鋪設成棱臺狀；
[0032]當分層填料至錨碇墻的墻底高程后，卸下吊葫蘆將錨碇墻直接放下，用水準尺測量墻體在豎直方向和水平方向是否保持直立的狀態(tài)，若不是，則需進行調整；再用卡子將錨碇墻固定在角鋼擋板上，并在錨碇墻的兩側邊自墻底至墻頂鋪設上塑料膜，塑料膜用于將光滑隔板與填料、卡子與填料、角鋼擋板與填料分隔開而防止填料