專利名稱：一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗裝置，尤其是涉及一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，城市基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)入了空前的迅速發(fā)展階段，而在建與已建建筑物之間的距離也逐漸縮小，使得工程施工與設(shè)計人員不得不考慮建筑物之間相互作用等復(fù)雜工程問題。諸如在隧道及地下工程建設(shè)中，時常需考慮周圍構(gòu)筑物(如高層建筑物、橋梁、車輛荷載及堆載等)與地下結(jié)構(gòu)物之間的相互作用與影響，甚至有時還需考慮周圍建筑物基礎(chǔ)的施工過程對地下結(jié)構(gòu)物、鄰近地表及構(gòu)筑物的影響。由于傳統(tǒng)的地下工程模型試驗儀器只能施加簡單的均勻荷載，對于這種復(fù)雜的工程問題只能采取等價簡化的方法進(jìn)行研究，而試驗結(jié)果往往與實際監(jiān)測結(jié)果存在很大的差異性。在工程實際中，工程師們往往只能借助計算機(jī)數(shù)值模擬的手段進(jìn)行分析計算，并根據(jù)經(jīng)驗對計算結(jié)果進(jìn)行修正， 由于沒有可靠的試驗手段作為有效的支撐，計算結(jié)果的可信度往往很差，而大量的工程監(jiān)測數(shù)據(jù)也表明僅僅依靠該種途徑往往會產(chǎn)生很大的偏差。因此迫切需要一種可以在室內(nèi)較為真實與科學(xué)地模擬這類復(fù)雜工程問題的試驗方法與試驗設(shè)備，用以解決工程中近距離建筑物相互影響這一難題，并為理論研究提供試驗依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種模擬效果較為真實、符合實際工況的模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，該試驗裝置連接在加載試驗機(jī)的軌道上，其特征在于，該試驗裝置包括加載缸、連接件及加載板，所述的加載缸設(shè)置在加載試驗機(jī)的軌道上，該軌道上設(shè)置滑輪裝置，加載缸經(jīng)滑輪裝置控制在軌道上滑動，所述的連接件與加載缸的底部連接，所述的加載板與連接件的底部連接。所述的連接件包括連接桿、六角螺栓端頭及螺紋端，所述的六角螺栓端頭設(shè)在連接桿的中部，所述的螺紋端設(shè)在連接桿的兩端，連接桿通過螺紋端與加載缸及加載板連接。所述的軌道上設(shè)置有刻度。所述的試驗裝置通過滑輪裝置控制在軌道上進(jìn)行自由移動或定位。所述的試驗裝置可以模擬工程中的局部荷載。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)改變了傳統(tǒng)加載裝置中只能模擬均布或梯形荷載的現(xiàn)象，試驗過程與結(jié)果更符合實際工程情況；(2)利用該裝置可在隧道及地下工程模型試驗中對工程中時常遇到的局部特殊荷載形式進(jìn)行模擬，尤其是一些復(fù)雜的基礎(chǔ)形式(群樁、沉井等)，進(jìn)一步研究地下工程與臨近構(gòu)筑物的相互作用機(jī)理與效應(yīng)；(3)可較為真實地模擬基礎(chǔ)工程施工過程(如沉井下沉，打樁等)及車輛動力荷載對臨近地下構(gòu)筑物的影響。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；圖3為連接件的局部放大圖；圖4為使用本發(fā)明的流程圖；圖5為使用本發(fā)明對建筑物基礎(chǔ)靜力模擬的示意圖；圖6為使用本發(fā)明對建筑物基礎(chǔ)動態(tài)施工模擬的示意圖；圖7為使用本發(fā)明對沉井基礎(chǔ)施工模擬的示意圖；圖8為使用本發(fā)明對局部堆載與超載模擬的示意圖。圖中1為加載缸、2為連接件、3為加載板、4為加載試驗機(jī)、5為軌道、6為模型材料、7為六角螺栓端頭、8為螺紋端、9為連接桿、10為滑輪裝置、11為對建筑物淺基礎(chǔ)的模擬、12為對橋梁或高層建筑樁基礎(chǔ)的模擬、13為對地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的模擬、14為對樁基礎(chǔ)施工的模擬、15為對沉井基礎(chǔ)施工的模擬、16為地面局部堆載的模擬、17為對路提車輛荷載的模擬。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，該試驗裝置連接在加載試驗機(jī)的軌道上，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，該試驗裝置包括加載缸1、連接件2及加載板3，加載缸1 設(shè)置在加載試驗機(jī)4的軌道5上，該軌道5上設(shè)置滑輪裝置10，加載缸1經(jīng)滑輪裝置10控制在軌道5上滑動，連接件2的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括六角螺栓端頭7、螺紋端8及連接桿 9，六角螺栓端頭7設(shè)在連接桿9的中部，螺紋端8設(shè)在連接桿9的兩端，連接桿9通過兩端的螺紋端8與加載缸1及加載板3連接。試驗裝置通過滑輪裝置10控制在軌道5上進(jìn)行自由移動或定位，該試驗裝置具有自由移動及定位功能。使用本發(fā)明的工藝流程圖如圖4所示，采用以下步驟首先選擇加載板或是特殊的基礎(chǔ)模型，再利用連接件將加載板或基礎(chǔ)模型與加載缸的端頭進(jìn)行連接固定，模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置準(zhǔn)備就緒后，將該試驗裝置安裝至加載試驗機(jī)的軌道處，并精確定位，在試驗裝置下部放置施筑材料，通過試驗確定加載速率與量值，進(jìn)行模型試驗，試驗完成后，將模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置拆除即可。根據(jù)上述步驟，利用該試驗裝置進(jìn)行試驗，如圖5-8所示。圖5是對建筑物基礎(chǔ)的靜力模擬。包括對建筑物淺基礎(chǔ)的模擬11，對橋梁或高層建筑樁基礎(chǔ)的模擬12，對地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的模擬13。圖6是對建筑物基礎(chǔ)動態(tài)施工模擬，包括對樁基礎(chǔ)施工的模擬14，連接件下部的加載板更換成為特殊基礎(chǔ)模型，圖7是沉井基礎(chǔ)施工模擬的示意圖，包括對沉井基礎(chǔ)施工的模擬15，連接件下部的加載板更換成為沉井模型，圖8是對局部堆載與超載模擬的示意圖，包括地面局部堆載的模擬16、對路提車輛荷載的模擬17。
本發(fā)明的工作原理通過設(shè)置于加載系統(tǒng)上橫梁外緣的標(biāo)有刻度的導(dǎo)軌對加載裝置進(jìn)行移動和定位，實現(xiàn)對不同位置局部特殊荷載的施加；利用可以控制加載量值的加載缸實現(xiàn)荷載的不同大小的局部荷載施加，且加載缸端頭預(yù)留螺栓孔；提供一定規(guī)格模數(shù)的加載板用于模擬簡單基礎(chǔ)形式(如橋臺、淺基礎(chǔ)等)、局部堆載及超載等，但對于一些特殊基礎(chǔ)(如單樁與群樁、沉井、錨錠等)需由試驗者根據(jù)實際情況專門設(shè)計和制作；通過所提供的連接件將加載板或特制基礎(chǔ)模型與加載缸端頭連接固定；試驗中，如果模擬靜力工況， 需根據(jù)相應(yīng)規(guī)定逐級施加荷載，消除加載過程動力效應(yīng)，如果需模擬動力工況，則需按照計算加載速率進(jìn)行荷載的施加；如試驗中不需要對局部特殊荷載進(jìn)行模擬，可將該裝置從加載系統(tǒng)中卸除。試驗過程中需要嚴(yán)格根據(jù)計算的加載速度進(jìn)行荷載的施加，在沉井基礎(chǔ)施工模擬中還要求試驗人員人工完成井內(nèi)出土，以期對真實施工情形進(jìn)行較好的模擬。
權(quán)利要求
1.一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，該試驗裝置連接在加載試驗機(jī)的軌道上，其特征在于，該試驗裝置包括加載缸、連接件及加載板，所述的加載缸設(shè)置在加載試驗機(jī)的軌道上，該軌道上設(shè)置滑輪裝置，加載缸經(jīng)滑輪裝置控制在軌道上滑動，所述的連接件與加載缸的底部連接，所述的加載板與連接件的底部連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，其特征在于，所述的連接件包括連接桿、六角螺栓端頭及螺紋端，所述的六角螺栓端頭設(shè)在連接桿的中部，所述的螺紋端設(shè)在連接桿的兩端，連接桿通過螺紋端與加載缸及加載板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，其特征在于，所述的軌道上設(shè)置有刻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，其特征在于，所述的試驗裝置通過滑輪裝置控制在軌道上進(jìn)行自由移動或定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，其特征在于，所述的試驗裝置可以模擬工程中的局部荷載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬隧道及地下工程局部特殊荷載的試驗裝置，該試驗裝置連接在加載試驗機(jī)的軌道上，包括加載缸、連接件及加載板，加載缸設(shè)置在加載試驗機(jī)的軌道上，該軌道上設(shè)置滑輪裝置，加載缸經(jīng)滑輪裝置控制在軌道上滑動，連接件與加載缸的底部連接，加載板與連接件的底部連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的試驗過程與結(jié)果更符合實際工程情況，可對局部特殊荷載形式進(jìn)行模擬，真實模擬基礎(chǔ)工程施工過程及車輛動力荷載對臨近地下構(gòu)筑物的影響。
文檔編號E21D9/00GK102213098SQ201010144930
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者張子新, 石振明, 雷慶華, 黃昕 申請人:同濟(jì)大學(xué)