[發明專利]變剛度預應力錨拉式擋土墻土拱效應試驗模型裝置及方法

有效

• 申請號: 201710633158.6
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107354961B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 張宏博;陳奇;宋修廣;劉源;崔兵兵;岳紅亞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;E02D33/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種變剛度預應力錨拉式擋土墻土拱效應試驗模型裝置及方法，該試驗裝置可通過改變錨拉裝置的布設形式，可使用單錨定板，多錨定板，錨索，來模擬錨定板式擋土墻、壓力分散型式擋土墻、懸錨式擋土墻，避免了試驗的單一性結果，更加具有說服力。設計了4種擋墻的剛度。具體為：第一種結構為常用的等截面設計，第二種為在第一種結構設計的基礎上增加肋柱，第三種為在第二種結構設計的基礎上減薄錨間墻的截面尺寸，第四種結構尺寸同第三種，鏈接方式變成鉸接。

技術領域

本發明屬于道路工程領域，具體涉及一種變剛度下預應力錨拉式擋土墻土拱效應試驗模型裝置，包括三種形式：懸錨式、壓力分散型以及錨定板式。

背景技術

近些年，為了響應國家對提高節約用地水平的號召，各地提出了許多諸如低路堤、新型擋土墻、沿線廢棄舊材料等各種技術。其中，擋土墻技術由于設置靈活、施工便捷，節約土地效果顯著，近年來形成了種類繁多、各具特色的擋墻技術群，如壓力分散型、互錨式、砂漿錨桿式等錨拉式擋土結構型式，并在實際工程中取得了良好的工程效果。然而在對這些擋墻結構進行現場試驗以及模型試驗的過程中發現，擋板上的土壓力分布并不符合經典土壓力理論，而是發生了顯著的重分布現象。通過類比相關文獻發現，該現象的發生是由于這些錨拉式擋墻，在錨固點處受側向約束的作用，在側向土壓力下發生了不均勻變形，墻后形成了明顯的土拱效應，進而改變了土壓力的分布。土壓力的這種空間分布特征及動態演化現象的存在，會給結構設計帶來如下問題:(1)按照擋墻傳統設計方法，易出現錨固截面配筋量不足，錨間墻與墻身根部配筋量又過大的現象，造成擋墻結構設計既不安全又不經濟；(2)按照山東大學張宏博教授提出的分段式土壓力計算方法，雖可保證結構安全性，但由于未考慮土拱的荷載分擔作用，錨間墻設計過于保守，不經濟；(3)以上兩種方法均未考慮土壓力的動態演化，不能合理確定擋墻最不利受荷狀態，造成擋墻結構設計仍存在一定的安全隱患。

發明內容

本發明為了克服現有技術的不足，為更好的推廣應用錨拉式擋墻型式，有必要對其受力特征、變形特性及土壓力分布規律進行深入研究，揭示墻-土相互作用機制，剖析三維土拱效應發生機理及動態演變規律，構建土壓力空間分布模型，優化擋墻設計方法，形成壓力分散型擋土墻理論體系；本發明提供了一種適用于不同剛度與位移模式下預應力錨拉式擋墻三維土拱效應模型試驗裝置；該裝置可用于模擬基本的錨拉式擋土墻結構，如錨定板式擋土墻、壓力分散型式擋土墻、懸錨式擋土墻。

本發明采用的技術方案如下：

一種變剛度下預應力懸錨式擋土墻土拱效應試驗模型裝置；包括一個框架，在所述的框架內填充有填料；所述的框架的頂部設有反力架，所述的反力架的底部設有千斤頂，所述的千斤頂施加的豎向力通過一個應力擴散支架均布到加載板II，所述的加載板II對框架內的填料實施力；在所述的框架內設置有擋墻，所述的擋墻通過一個水平的錨桿連接預埋在填料中的一個錨定板；在框架外設有高速攝像機拍攝加載過程中填料的位移情況；在所述的擋墻墻面以設定間隔埋置土壓力計、應變片、百分表；在千斤頂與反力架之間設置壓力傳感器。

一種變剛度下預應力壓力分散型擋墻土拱效應試驗模型裝置，包括一個框架，在所述的框架內填充有填料；所述的框架的頂部設有反力架，所述的反力架的底部設有千斤頂，所述的千斤頂施加的豎向力通過一個應力擴散支架均布到加載板II，所述的加載板II對框架內的填料實施力；在所述的框架內設置有擋墻，所述的擋墻通過一個水平的錨桿直接連接到框架的側壁上；在框架外設有高速攝像機拍攝加載過程中填料的位移情況；在所述的擋墻墻面以設定間隔埋置土壓力計、應變片、百分表；在千斤頂與反力架之間設置壓力傳感器。

一種變剛度下預應力錨定板式擋墻模型試驗裝置，包括一個框架，在所述的框架內填充有填料；所述的框架的頂部設有反力架，所述的反力架的底部設有千斤頂，所述的千斤頂施加的豎向力通過一個應力擴散支架均布到加載板II，所述的加載板II對框架內的填料實施力；在所述的框架內設置有擋墻，所述的擋墻通過一個水平的錨桿直接連接多個錨定板；在框架外設有高速攝像機拍攝加載過程中填料的位移情況；在所述的擋墻墻面以設定間隔埋置土壓力計、應變片、百分表；在千斤頂與反力架之間設置壓力傳感器。