[實用新型]土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120362443.7
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN202275020U
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅強;陳虎;張良;楊廣偉;萬小全;冉濤;魏永權(quán);張立祥;陳堅;劉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 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(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種土工離心模型試驗設(shè)備，尤其涉及一種土工離心模型試驗的模型沉降控制設(shè)備。

背景技術(shù)

鐵路和公路路基是一種帶狀結(jié)構(gòu)物，當(dāng)路基橫穿溝谷以及路堤的地基存在局部軟弱或巖溶、洞穴時，路基容易產(chǎn)生彎沉式沉降，導(dǎo)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(wěn)性，嚴(yán)重時甚至危及行車安全。路基的這種彎沉式沉降主要是由地基的局部沉陷引起的，通過試驗研究地基的彎沉式不均勻變形、沉降在路堤填土中的傳遞規(guī)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路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制技術(shù)具有重要理論意義及工程應(yīng)用價值。

土工離心模型試驗作為一種可再現(xiàn)原型結(jié)構(gòu)特性的試驗方法，已在土力學(xué)和巖土工程中的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，土工離心模型試驗中的地基彎沉式沉降常用的模擬方法是：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(nèi)的模型施加離心力，引起模型地基產(chǎn)生彎沉式變形，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局部差異變形可控性較差，不能準(zhǔn)確地掌握地基的彎沉式變形對路堤填土的不均勻變形及路基面的不均勻沉降的影響規(guī)律。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，該設(shè)備操作簡單方便，能夠在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下實現(xiàn)模型彎沉式沉降的實時精確控制，從而更好的分析地基彎沉式不均勻變形在路堤填土中的傳遞、擴散規(guī)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中路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制技術(shù)提供更準(zhǔn)確、更可靠的試驗依據(jù)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種土工離心機試驗的模型彎沉式沉降控制設(shè)備，其組成為：

模型箱箱底的左側(cè)固定有兩列左支撐墩，兩列左支撐墩上支撐有左不動板；箱底的右側(cè)固定有兩列右支撐墩，該兩列右支撐墩上支撐有右不動板；

箱底的中間固定有一列升降機，左傾斜板的右端搭接在升降機的法蘭盤上，左端搭接在與升降機相鄰的左支撐墩上；右傾斜板的左端搭接在升降機的法蘭盤上，右端搭接在與升降機相鄰的右支撐墩上；

所述的左不動板、右不動板、左傾斜板和右傾斜板上填筑路堤模型；升降機通過安裝于模型箱箱底的轉(zhuǎn)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(tǒng)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左、右傾斜板和左、右不動板齊平位于同一水平位置；將路堤模型填筑在左、右傾斜板和左、右不動板上；當(dāng)土工離心機運轉(zhuǎn)達到試驗要求時，在外部控制系統(tǒng)控制下，步進伺服電機帶動升降機上的法蘭盤升降，左傾斜板的右端、右傾斜板的左端隨法蘭盤升降，另一端則繞相應(yīng)的左、右支撐墩轉(zhuǎn)動，從而使左、右傾斜板產(chǎn)生“八”字形或倒“八”字形的彎沉式沉降，以模擬地基的彎沉式變形。同時，對路堤模型的縱截面變形及表面位移進行測試，即可得出地基的彎沉式變形對路堤模型不均勻沉降變形的影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

一、在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，通過控制步進伺服電機驅(qū)動升降機帶動左、右傾斜板繞左、右支撐墩轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)模型彎沉式沉降的實時精確控制，沉降的控制精度可達微米級，從而可對地基彎沉式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(zhǔn)確模擬，為深入分析鐵路與公路工程中路基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降控制技術(shù)提供了全面精細(xì)的試驗數(shù)據(jù)。

二、在離心機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，通過外部控制系統(tǒng)對步進伺服電機進行控制，可使傾斜板產(chǎn)生分級定量的傾斜變形，從而模擬模型地基的彎沉式沉降。實現(xiàn)了模型地基彎沉式沉降逐步發(fā)展的全過程模擬。試驗操作簡單方便、用時短、效率高。

三、該模型彎沉式沉降控制設(shè)備為機電結(jié)構(gòu)，不包括液壓和氣壓器件，避免了漏油、漏氣現(xiàn)象的發(fā)生，且具有結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，可靠性高，使用維護簡單方便的特點。

上述的升降機通過轉(zhuǎn)向箱與步進伺服電機相連的具體結(jié)構(gòu)是：步進伺服電機的輸出軸與轉(zhuǎn)向箱的輸入軸相連，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向箱同時驅(qū)動一列的多臺升降機，可實現(xiàn)各升降機的精確同步沉降，進一步提高了模型彎沉式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，能更好地保證傾斜板沉降位置的精確定位。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步的詳細(xì)說明。