[發明專利]一種用于不均勻變形下的管涵-土相互作用試驗系統及其試驗方法

在審

• 申請號: 201910345301.0
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110118648A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 阿比爾的;劉明維;連坦帥;梁越;吳林健;王俊杰
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;E03F3/00
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

發明提供一種用于不均勻變形下的管涵?土相互作用試驗系統及其試驗方法。該管涵試驗系統包括試驗臺、兩組驅動系統、管涵試驗槽和試驗數據采集系統。所述試驗臺包括上層平臺板和下層平臺板，以及支撐所述上層平臺板和下層平臺板的支撐腿。所述每組驅動系統包括驅動電機、管涵夾具、傳動桿和導軌。所述導軌固定在下層平臺板上。試驗時，矩形框體內填筑土體。所述管涵布置在矩形框體內，兩端被管涵夾具夾持。所述管涵的長度方向與導軌的方向垂直。所述驅動電機驅動傳動桿在導軌上運動，進而調整管涵的水平位置。該管涵試驗系統在實驗室中開展排水管沉降變形監測模擬實驗。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，特別涉及管涵實驗系統。

背景技術

城市排水管網是具有城市防汛、雨污水排放及處理、再生水生產利用及污泥處理等功能的服務性基礎設施。通常情況下，老化、腐蝕、擾動是排水管道損壞的主要原因。近年來，城市軌道交通及深基坑工程對城市排水管網的擾動日益加劇，管道沉降變形、破裂、滲漏引發地面塌陷事故時有發生，嚴重威脅著市民的生命和財產安全。為實現排水管的自動化監測預警，有效預防預控城市排水管的安全風險，需實驗研究與城市排水管相適應的監測項目、監測技術、監測儀器設備、監測方法及控制指標。在實驗室中開展排水管沉降變形監測模擬實驗，可解決排水管埋設于地下，實驗工作不便開展的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于不均勻變形下的管涵-土相互作用試驗系統及其試驗方法，以解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種用于不均勻變形下的管涵-土相互作用試驗系統，包括試驗臺、管涵試驗槽、兩組驅動系統和試驗數據采集系統。

所述試驗臺包括上層平臺板和下層平臺板，以及支撐所述上層平臺板和下層平臺板的支撐腿。所述上層平臺板的板面上設置有矩形孔洞。

所述管涵試驗槽包括試驗槽底板和兩塊試驗槽側板。所述試驗槽底板固定在上層平臺板的下表面。所述試驗槽底板將矩形孔洞的中部封堵。所述試驗槽側板垂直布置在試驗槽底板上表面。

所述每組驅動系統包括驅動電機、管涵夾具、傳動桿和導軌。所述管涵夾具整體為一個矩形塊體。這個矩形塊體的中心設置有與管涵截面尺寸相匹配的夾持孔。所述管涵夾具可軸向對稱地拆分為兩塊夾具體。兩個管涵夾具伸出矩形孔洞后，分別布置在試驗槽底板兩側。所述管涵夾具的下表面與上層平臺板的下表面平齊。所述試驗槽側板與管涵夾具連接。所述管涵試驗槽和管涵夾具合圍出一個矩形框體。所述導軌固定在下層平臺板上。所述傳動桿包括傳動桿主體和布置在傳動桿主體旁側的連接部。所述傳動桿主體放置于導軌上方。所述傳動桿主體與管涵夾具固定連接。所述驅動電機布置在下層平臺板上。所述驅動電機的輸出端與連接部連接。

所述試驗數據采集系統包括兩個刻度尺、土壓力測試系統、應變測試系統和數據收集系統。所述刻度尺布置在上層平臺板上。所述兩個刻度尺分別布置在矩形孔洞的兩側。所述土壓力測試系統包括埋設在土體中的土壓力盒。所述應變測試系統包括貼于管涵表面的應變器。所述土壓力測試系統和應變測試系統均與數據收集系統相連。

試驗時，矩形框體內填筑土體。所述管涵布置在矩形框體內，兩端被管涵夾具夾持。所述管涵的長度方向與導軌的方向垂直。所述驅動電機驅動傳動桿在導軌上運動，試驗槽側板跟隨管涵夾具水平移動，進而調整管涵的水平位置。

進一步，所述驅動系統還包括位移控制開關。所述位移控制開關與驅動電機相連。

本發明還公開一種關于上述管涵試驗系統的試驗方法，包括以下步驟：

1)放置管涵，并用管涵夾具夾持。

2)在矩形框體內填筑土體。

3)布設試驗數據采集系統，進行調試后讀取初始值。

4)調節傳動桿，模擬管涵沉降。