[發(fā)明專利]地震荷載下重力式錨碇穩(wěn)定性研究的模型試驗(yàn)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010532529.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN111537217A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖安斌;陳偉;蔣楠;包浩文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01M7/02;G01D21/02
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 王崗

1.一種模擬地震荷載作用下重力式錨碇穩(wěn)定性研究的模型試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括：錨碇系統(tǒng)、荷載系統(tǒng)以及量測(cè)系統(tǒng)；

其中，所述錨碇系統(tǒng)由試驗(yàn)箱（6）、相似巖土層（5）、錨碇體（4）構(gòu)成，分別用于模擬實(shí)際橋梁重力式錨碇結(jié)構(gòu)、主纜繩以及其周圍巖土層；

所述荷載系統(tǒng)包括靜力荷載系統(tǒng)和動(dòng)力荷載系統(tǒng)，靜力荷載系統(tǒng)由砝碼（11）、門式加載架（10）、滑輪（9）、鋼絞線（8）構(gòu)成，砝碼（11）用于提供錨碇體（4）的自重應(yīng)力以及主纜繩的拉應(yīng)力，門式加載架（10）通過(guò)滑輪轉(zhuǎn)向支點(diǎn)將錨拉力作用在錨碇結(jié)構(gòu)上，相當(dāng)于拉索橋的塔墩，兩根鋼絞線（8）相當(dāng)于設(shè)置于大橋兩側(cè)的錨索；動(dòng)力荷載系統(tǒng)由振動(dòng)臺(tái)（1）、木板、海綿（2）構(gòu)成，振動(dòng)臺(tái)（1）用于模擬提供不同等級(jí)的地震荷載，木板用以承振動(dòng)臺(tái)（1）和試驗(yàn)箱（6），海綿（2）粘貼于試驗(yàn)箱內(nèi)側(cè)用以吸收邊界反射地震波；

所述量測(cè)系統(tǒng)包括，精密測(cè)力計(jì)（7）、角度側(cè)量器、微型壓力盒（13）、激光測(cè)距儀、聲波測(cè)振儀，精密測(cè)力計(jì)（7）串聯(lián)在鋼絞線（8）上用于直接測(cè)量主纜繩的拉應(yīng)力，角度測(cè)量器用于測(cè)量纜繩斜拉角度，微型壓力盒（13）預(yù)先埋置在錨碇體（4）的巖土層中于測(cè)定加載過(guò)程中巖土壓力的變化，激光測(cè)距儀瞄準(zhǔn)錨碇體邊界用以測(cè)量錨碇體的位移和周邊巖土體的位移，聲波測(cè)振儀振動(dòng)傳感器（3）安裝在錨碇體表面用以測(cè)量激震波的傳播速度并與測(cè)振儀相連；

其中，門式加載架（10）安裝在基座（12）上，鋼絞線（8）繞過(guò)滑輪（9）后與砝碼（11）連接；錨碇體（4）根據(jù)相似比參考錨錠原型在巖土層中的空間位置，確定其在相似巖土層中的空間位置進(jìn)行開挖澆筑。

2.一種模擬地震荷載下重力式錨碇穩(wěn)定性研究的模型試驗(yàn)方法，其特征在于：包括以下操作步驟：

1）制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒉贾帽O(jiān)測(cè)系統(tǒng)：合理概括重力式錨碇結(jié)構(gòu)與周圍巖土體的相對(duì)空間關(guān)系，并考慮模型試驗(yàn)相似理論及其模型試驗(yàn)的實(shí)際可操作性，得出基本物理量的相似比尺，選取典型研究模型，并制作與錨碇區(qū)域地質(zhì)條件相似的小比例尺錨碇區(qū)域試驗(yàn)?zāi)Ｐ停紤]現(xiàn)有試驗(yàn)條件的局限以及試驗(yàn)研究的目的，將試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃?jiǎn)化三立體維模型，并最終以相似材料模擬周圍巖體，以鋼筋混凝土澆筑試塊的形式模擬錨碇結(jié)構(gòu)、以加載砝碼模擬錨碇重力和主纜拉力進(jìn)行研究；

2）加載試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒄{(diào)試監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：加載過(guò)程分為兩個(gè)部分：①試驗(yàn)試塊初始應(yīng)力狀態(tài)加載，通過(guò)分析錨碇原型、橋梁主纜原型等，對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ统跏己奢d進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，然后根據(jù)模型試驗(yàn)相似理論對(duì)錨碇體的初始應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)門式靜力加載裝置調(diào)整砝碼的個(gè)數(shù)及攬繩斜拉的角度以施加初始重力和拉應(yīng)力；②試驗(yàn)試塊不同地震模擬荷載加載：在初始應(yīng)力狀態(tài)平衡后，通過(guò)振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行時(shí)與模型加載系統(tǒng)的相對(duì)位置變化，間接的對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘硬煌卣鹉M荷載，來(lái)研究地震荷載下重力式錨碇的動(dòng)力響應(yīng)以及穩(wěn)定性；

3）模型試驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)記錄：通過(guò)控制砝碼個(gè)數(shù)以及振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)的等級(jí)大小進(jìn)行加載測(cè)試，獲取錨碇體在不同主纜拉力作用下、不同地震荷載作用下的穩(wěn)定性變化規(guī)律，包括主纜拉力的變化、錨碇結(jié)構(gòu)位移、巖土層的應(yīng)力變化和變形特征。