[實用新型]一種土工離心機試驗的模型差異沉降控制設備

有效

• 申請號: 201120256543.1
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN202182846U
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 羅強;陳虎;張良;楊廣偉;萬小全;冉濤;魏永權;張立祥;陳堅;劉剛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型涉及一種土工離心模型試驗設備，尤其涉及一種土工離心模型試驗的模型差異沉降控制設備。

背景技術

鐵路和公路路基是一種帶狀結構物，在路堤與橋臺交界處、路基與橫向結構物連接處、地基土層變化較大部位及地基處理措施變化處，容易產生差異沉降，導致軌面的不平順和路面的不平整，致使車輛高速通過時引起劇烈振動，影響乘坐的舒適性和行車的平穩性，嚴重時甚至危及行車安全。這種差異沉降主要是由地基的不均勻變形引起的，通過試驗研究地基不均勻變形在路堤填土中的傳遞規律及引起的路基面不均勻沉降特性，對掌握鐵路和公路工程中不同結構物均勻過渡技術具有重要理論意義及工程應用價值。

土工離心模型試驗作為一種可再現原型結構特性的試驗方法，已在土力學及巖土工程中的各個領域得到了廣泛應用。目前，土工離心模型試驗中的地基差異沉降常用模擬方法是：首先在模型箱底填筑不同強度的模型地基，然后將模型路堤放置在模型地基上，通過對模型箱內的模型施加離心力，引起不同強度的模型地基產生差異變形，進而引起模型路堤填土的不均勻變形及路基面的不均勻沉降。由于不同強度的模型地基差異變形可控性較差，不能準確地掌握地基差異變形對路堤填土不均勻變形及路基面不均勻沉降的影響規律。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種土工離心機試驗的模型差異沉降控制設備，該設備操作簡單方便，能夠在離心機運轉狀態下實現模型差異沉降的實時精確控制，從而掌握地基不均勻變形在路堤填土中的傳遞、擴散規律以及對路基面不均勻沉降特性的影響，為完善鐵路與公路工程不同結構物的均勻過渡技術提供可靠的試驗依據。

本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是：一種土工離心機試驗的模型差異沉降控制設備，其組成為：模型箱箱底的一側固定有兩列支撐墩，兩列支撐墩上部支撐有不動板；箱底的另一側固定有兩列升降機，兩列升降機上部的法蘭盤上固定有升降板；不動板及升降板上填筑路堤模型；升降機通過安裝于模型箱箱底的轉向箱與步進伺服電機相連，步進伺服電機與土工離心機的外部控制系統電連接。

本實用新型的工作過程和原理是：試驗前通過步進伺服電機帶動升降機升降使升降板和不動板齊平位于同一水平位置；將路堤模型填筑在升降板和不動板上；當土工離心機運轉達到試驗要求時，在外部控制系統控制下，步進伺服電機帶動升降機上的法蘭盤升降，使升降板發生精確可控的垂向位移，從而在升降板和不動板之間產生垂向錯位，以模擬地基的差異沉降；同時，對路堤模型的縱截面變形及表面位移進行測試，即可得出地基的差異沉降對路堤模型不均勻沉降變形的影響。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

一、在離心機運轉狀態下，通過控制步進伺服電機驅動升降機帶動升降板產生垂向位移，實現模型差異沉降的實時精確控制，差異沉降的控制精度可達微米級，從而可對地基差異沉降在路堤填土中的傳遞、擴散特征以及引起的路基面不均勻沉降進行準確模擬，為深入分析鐵路與公路工程中不同結構物的均勻過渡特性提供了全面精細的試驗數據。

二、在離心機運轉狀態下，通過外部控制系統對步進伺服電機進行控制，可使沉降板產生分級定量的垂向位移，實現了模型地基差異沉降逐步發展的全過程模擬。試驗操作簡單方便、用時短、效率高。

三、該模型差異沉降控制設備為機電結構，不包括液壓和氣壓器件，避免了漏油、漏氣現象的發生，且具有結構緊湊，占用空間小，可靠性高，使用維護簡單方便的特點。

上述的不動板和升降板之間還設有傾斜板，傾斜板的一邊搭接在一列支撐墩上，另一邊搭接在一列升降機的法蘭盤上。

這樣，步進伺服電機驅動升降機帶動升降板產生垂向位移，傾斜板發生傾斜，從而可以模擬不同地基交界處發生漸變式差異沉降的情形，以分析研究這種地基漸變式差異沉降對路堤不均勻變形及路基面不均勻沉降的影響，使本實用新型的使用范圍更廣。

上述的升降機通過轉向箱與步進伺服電機相連的具體結構是：步進伺服電機的輸出軸與轉向箱的輸入軸相連，轉向箱的輸出軸與升降機的輸入軸相連。

這樣，由步進伺服電機通過轉向箱同時驅動多臺升降機，可實現各升降機的精確同步沉降，進一步提高了模型差異沉降控制的精確度和可靠性。

上述的升降機為梯形絲桿型蝸輪絲桿升降機。

梯形絲桿型蝸輪絲桿升降機的梯形絲桿具有自鎖功能，能更好地保證升降板沉降位置的精確定位。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步的詳細說明。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例一的升降板和不動板齊平時的剖視結構示意圖。