[發明專利]一種橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110493646.8
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113390733B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 雷笑;楊澤剛;鄭宇涵;葉太如;張世誠
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 邵斌

本發明公開了橋梁柱樁動載荷破壞實驗技術領域的一種橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置及方法，包括：試驗箱；安裝于試驗箱內部，用于模擬橋梁柱樁的橋梁柱樁模塊；安裝于試驗箱內部，用于模擬支撐橋梁柱樁的巖石層的支撐模塊；安裝于試驗箱內部，用于對橋梁柱樁模塊內的試樣進行烘干的烘干模塊，安裝于試驗箱內部，用于對橋梁柱樁模塊施加動載荷，以模擬橋梁柱樁浸水段所受動載荷的動載荷施加模塊；數據處理模塊，用于采集并處理動載荷施加模塊的運行數據、橋梁柱狀模塊中試樣的受力數據。能夠準確模擬橋梁柱樁浸水段所受動載荷，從而可以通過實驗方法獲取較準確的橋梁柱樁臨界動載參數，為橋梁安全評估提供參考依據。

技術領域

本發明屬于橋梁柱樁動載荷破壞實驗技術領域，具體涉及一種橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置及方法。

背景技術

橋梁柱樁臨界動載參數是衡量橋梁承載能力的重要指標，更是橋梁安全評估的重要依據，然而，橫跨水面的橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置極少，因為水的壓強作用難以在物理實驗室真正實現，造成了實驗裝置設計難度較大。因此，研發橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置具有較大的工程意義，從而為獲取其失穩破壞的臨界條件提供硬件支持。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供一種橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置及方法，能夠準確模擬橋梁柱樁浸水段所受動載荷，從而可以通過實驗方法獲取較準確的橋梁柱樁臨界動載參數，為橋梁安全評估提供參考依據。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

第一方面，提供一種橋梁柱樁浸水段臨界動載荷破壞實驗裝置，包括：試驗箱；安裝于所述試驗箱內部，用于模擬橋梁柱樁的橋梁柱樁模塊；安裝于所述試驗箱內部，用于模擬支撐橋梁柱樁的巖石層的支撐模塊；安裝于所述試驗箱內部，用于對橋梁柱樁模塊內的試樣進行烘干的烘干模塊，安裝于所述試驗箱內部，用于對所述橋梁柱樁模塊施加動載荷，以模擬橋梁柱樁浸水段所受動載荷的動載荷施加模塊；數據處理模塊，用于采集并處理動載荷施加模塊的運行數據、橋梁柱狀模塊中試樣的受力數據。

進一步地，所述橋梁柱樁模塊包括安裝于所述試驗箱中部的空心柱樁體，若干個所述動載荷施加模塊環繞在所述空心柱樁體的四周，所述空心柱樁體上部布置有儲存容器、柱狀異徑旋轉腔室，所述柱狀異徑旋轉腔室內部裝載旋轉電機，所述儲存容器通過第一伸縮桿軸與布置在試驗箱上端部的三角形支架固定連接；所述儲存容器底部布置有均質孔，所述三角形支架位于空心柱樁體內壁側借助于第一伸縮桿軸與壓實塊體固定連接，所述壓實塊體內部設置有空心橢圓孔。

進一步地，空心橢圓孔與均質孔面積相同且為空心柱樁體截面積的1/5。

進一步地，所述數據處理模塊包括安裝在試驗箱一側的單片機和紅外發射器、安裝在動載荷施加模塊上的加載速度感測器和應力傳感器，所述應力傳感器沿所述空心柱樁體的外壁均勻布置；所述單片機與紅外發射器、加載速度感測器、應力傳感器通信連接，所述第一曳引電機通過第一電纜線與第一伸縮桿軸相連，上位機內部設置紅外接收器、數據存儲器且顯示數據表的信息；曳引電機、紅外接收器分別與所述單片機通信連接。

進一步地，所述支撐模塊包括可拆式設置于所述試驗箱的底部、厚度不同的若干個實心鋼片，所述實心鋼片通過端角插接模塊安裝于所述試驗箱內部的下行軌道，所述端角插接模塊包括下行軌道、弧形支撐柱、曲桿、輪槽、支撐板、空心圓柱；所述空心圓柱一側與下行軌道滑動連接、空心圓柱下部布置支撐板實現限位，所述支撐板與空心圓柱交界處布置輪槽，所述空心圓柱借助定向輪與輪槽滑動連接，所述空心圓柱截面內設置第二彈簧、第二彈簧與曲桿連接且曲桿支撐在空心圓柱斜截面內，所述支撐板另一側與弧形支撐柱固定連接，所述實心鋼片上布置的孔與弧形支撐柱尺寸匹配。

進一步地，所述烘干模塊包括安裝在試驗箱內壁的熱交換層，所述熱交換層包括暖風流通道和風孔，所述暖風流通道的一側安裝有透氣層，所述風孔的邊界處安裝有風閥，風泵通過風管與暖風流通道貫通以形成局部回路，所述暖風流通道內安裝有若干個發熱體；所述下行軌道安裝在所述熱交換層的內壁。