[發明專利]一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置

有效

• 申請號: 201911252029.8
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110940571B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 董捷;楊博;李成獻;張壯;董少華
• 申請（專利權）人: 河北建筑工程學院
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 天津漿果知識產權代理事務所(普通合伙) 12240
• 代理人: 王龑

1.一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，包括混凝土底座（12），其特征在于：所述混凝土底座（12）上設置有模型箱框架（5），所述模型箱框架（5）內置有圍巖（11）、沙子（10）、路基（4），所述圍巖（11）、沙子（10）之間設置有模擬超前棚架結構的棚架結構，所述路基（4）上方設置有由作動器（1）進行加載的傳力桿（16），所述模型箱框架（5）內還設置有采集用傳感器；

棚架結構由鋼管（7）、卡槽（8）、定位擋板（9）、鋼管框架（18）、鋼支撐（20）組成，鋼管（7）固定在卡槽（8）上，鋼管（7）內部澆筑混凝土，定位擋板（9）預留圓孔用于固定鋼管（7）位置，定位擋板（9）與模型箱側壁中間放置鋼管框架（18）用以保持上部結構的穩定，鋼管（7）下部通過鋼支撐（20）與模型箱底部連接，以保持下部穩定；

改變卡槽(8)間距與圓孔位置以模擬不同間距、不同鋼管直徑下棚架結構的動態土拱效應；

所述作動器(1)為電磁作動器，橫梁(14)與型鋼框架立柱(2)組成反力架，型鋼框架立柱(2)分別立在模型箱兩側，型鋼框架立柱(2)底部通過高強螺栓(3)與混凝土底座(12)連接，型鋼框架立柱(2)上部預留有不同高度的裝配孔，橫梁(14)通過固定在不同高度的裝配孔以調節橫梁(14)的高度；

所述作動器（1）通過下部的傳力桿(16)與路基(4)連接，將荷載施加到路基(4)表面，以模擬上部路基運行條件，作動器(1)與加載控制器(29)和Ⅲ號計算機(30)相連，從而準確調節試驗過程中施加荷載的幅值、頻率及荷載的作用形式，從而更加真實的模擬不同列車的振動荷載，以研究不同荷載條件下棚架結構的動態土拱效應；

所述作動器（1）設置在橫梁（14）上，所述橫梁（14）固定在兩根型鋼框架立柱（2）之間；

所述棚架結構包括固定在混凝土底座（12）上的鋼支撐（20），所述鋼支撐（20）上設置有管棚（19），所述管棚（19）背部固定在定位擋板（9）上，所述管棚（19）包括固定在卡槽（8）中的鋼管（7）；

所述定位擋板（9）與模型箱框架（5）之間設置有支撐用的鋼管框架（18）。

2.根據權利要求1所述的一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，其特征在于：所述型鋼框架立柱（2）上部形成多排對橫梁（14）高度進行調節安裝的裝配孔，高強螺栓（3）穿過裝配孔擰入到橫梁（14）進行固定。

3.根據權利要求2所述的一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，其特征在于：所述作動器（1）的安裝座與橫梁（14）滑動連接，從而避免填充干擾。

4.根據權利要求1所述的一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，其特征在于：所述采集用傳感器包括置于沙子（10）中的土壓力盒（21）、加速度傳感器（22），所述土壓力盒（21）采集所在位置的動土壓力，所述加速度傳感器（22）采集測量所在位置的加速度。

5.根據權利要求1所述的一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，其特征在于：所述采集用傳感器包括貼在鋼管（7）外壁處的應變片（23），所述應變片（23）測量所在位置棚架結構的應變。

6.根據權利要求1所述的一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，其特征在于：所述采集用傳感器包括設置在棚架結構掌子面（13）處的激光位移傳感器（24），所述激光位移傳感器（24）監測加載過程中地表沉降情況與掌子面的變形情況。

7.根據權利要求1所述的一種模擬棚架結構動態土拱效應的試驗裝置，其特征在于：所述采集用傳感器包括模型箱框架（5）外的高速攝影機（25），所述高速攝影機（25）對加載過程中管棚（19）上方土體進行攝影。