[發明專利]一種用于離心模型試驗的模擬順序插樁裝置及方法

有效

• 申請號: 202210559604.4
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114658044B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 安曉宇;張宇亭;紀文棟;左殿軍;劉曉強;晉亞斐
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02B1/02;E02B3/06
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 郭娜

本發明公開了一種用于離心模型試驗的模擬順序插樁裝置及方法，用于向模型箱中斜向插入模型樁，包括順序插樁單元和位置調節單元，所述位置調節單元與所述順序插樁單元可拆卸連接，所述順序插樁單元用于對模型樁進行依次連續插樁，所述位置調節單元用于調節模型樁插進所述模型箱中的角度和高度。本發明的有益效果是，通過設置解鎖連桿和傳動模塊，可以實現多根樁的順序插入過程，這使得打斜樁這一施工過程模擬更加符合實際情況，對既有模型樁的影響所獲得的試驗數據也更準確，并且能夠提高試驗工作效率。

技術領域

本發明涉及離心模型試驗插樁技術領域，特別是一種用于離心模型試驗的模擬順序插樁裝置以及方法。

背景技術

為了適應船舶大型化發展趨勢和提高岸線利用率需要對老碼頭進行加固改造，以提高碼頭的靠泊能力和港口岸線利用率。原有老碼頭現有水工結構無法滿足碼頭改造后的要求，需對碼頭結構每個排架都進行加樁處理，可在每個排架后沿增加打入斜樁來提高碼頭承載能力。新打入的斜樁會對既有的樁基產生影響，如果不加以重視，可能會產生負面影響，這也是眾多科研人員一直關注的問題，插樁對原有樁基的影響研究過程中，可采用土工離心模擬試驗。

經檢索，西北農林科技大學碩士學位研究生學位論文，論文名稱：土工離心模型試驗技術的研究和應用，作者：邢建營，發表日期：2005年5月25日，公開了土工離心模型試驗的原理。具體地，土工離心模型試驗是把小比例尺模型放在離心試驗機所形成的加速度場中，以獲取全比例尺模型的變形破壞機理的模型試驗技術。其基本原理是：將土工模型置于高速旋轉的離心機中，讓模型承受大于重力加速度的離心加速度作用，來補償模型因為尺寸縮小而導致的土工構筑物自重的損失。所以，它常用于對模擬以重力為主要載荷的巖土結構物性狀的研究。常規小尺寸模型試驗由于其自重產生的應力遠小于原型，因而無法再現原型的特性。解決這個問題的途徑就是提高模型的自重，使之與原型等效。把模型放置于特制的離心機中，使1/N縮尺的模型在Ng離心加速度的空間進行試驗，由于慣性力與重力絕對等效，并且高加速度不會改變工程材料的性質，從而使模型與原型的應力應變相等，變形相似、破壞機理相同，能再現原型的特性。

現有技術中，在離心場下進行研究插樁對既有樁基的影響時，只能單次插一根樁，如果想模擬多根插樁效應，只能插完一根樁停機更換位置再進行插樁，插樁進程緩緩。同時由于離心模型實驗存在時間效應，這樣模擬的插樁過程不連續，停機再重開機的時間過長，造成插樁間隔時間過長，無法真實模擬連續插樁施工對既有碼頭結構的影響。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種用于離心模型試驗的模擬順序插樁裝置。

實現上述目的本發明的技術方案為，一種用于離心模型試驗的模擬順序插樁裝置，用于向模型箱中斜向插入模型樁，包括順序插樁單元和位置調節單元，所述位置調節單元與所述順序插樁單元可拆卸連接，所述順序插樁單元用于對模型樁進行依次連續插樁，所述位置調節單元用于調節模型樁插進所述模型箱中的角度和高度。

進一步地，所述順序插樁單元包括底板、驅動模塊、插樁模塊、傳動模塊和解鎖模塊，所述底板上固定有驅動模塊，所述驅動模塊固定有插樁模塊，所述插樁模塊設置有多組，所述插樁模塊用于帶動模型樁移動并插樁，相鄰的所述插樁模塊之間設置有傳動模塊，所述傳動模塊可將相鄰的兩個所述插樁模塊實現連鎖運動；在第一狀態時，所述解鎖模塊與所述傳動模塊相抵接以使所述傳動模塊與所述插樁模塊相互分離；在第二狀態時，所述解鎖模塊轉動一角度以使所述插樁模塊與所述傳動模塊相互匹配。

進一步地，所述插樁模塊包括移動組件、模型樁固定組件和第一嚙合件，所述移動組件與所述模型樁固定組件固定連接，所述移動組件端部固定有第一嚙合件。

進一步地，所述移動組件包括移動座、螺桿和螺桿滑塊，移動座固定于底板，所述移動座上轉動設置有螺桿，所述螺桿與所述螺桿滑塊螺紋連接。

進一步地，所述螺桿具有螺紋段和非螺紋段，所述螺紋段設置于靠近所述驅動模塊的一端，所述非螺紋段設置于遠離所述驅動模塊的一端。