一种高桩码头模型加载装置及其加载方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高桩码头模型加载装置及其加载方法，包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；地形模拟装置包括若干个碎石槽，碎石槽内装有碎石；加载模拟装置包括固定架，固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽置于底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码穿过孔与卡槽螺纹连接，固定架的左右两侧设有横向杆和沿横向杆滑动的滑轮，滑轮的高度与桩台的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基置于碎石槽中，桩台顶部铺有竖向加载垫板。本发明专利技术旨在填补目前高桩码头研究领域的空白，运用实际制作模型的方法更加直观性地观测高桩码头正常工作和破坏时的状态和机理。

A Model Loading Device for High Pile Wharf and Its Loading Method

The invention discloses a loading device for a model of a high-piled wharf and its loading method, including a high-piled wharf model, a terrain simulation device and a loading simulation device; a terrain simulation device includes several gravel troughs, in which gravel is installed; a loading simulation device includes a fixing frame, which is composed of a base, a top bracket and a support structure located on the base and a top bracket, and a gravel trough is placed. On the base, there are several holes in the vertical direction of the top support, and the vertical loading weight is connected with the chute thread through the hole. The left and right sides of the fixing frame are provided with transverse rods and pulleys sliding along the transverse rods. The height of the pulley is the same as the height of the pile abutment, and the two ends of the transverse rods are fixed with the support frame; the pile foundation is placed in the gravel groove, and the top of the pile abutment is covered with vertical loading cushion plate. The invention aims at filling the gap in the research field of high-piled wharf at present, and observing the state and mechanism of high-piled wharf under normal operation and failure more intuitively by using the method of actual model making.

【技术实现步骤摘要】
一种高桩码头模型加载装置及其加载方法
本专利技术属于高桩码头
，具体涉及一种高桩码头模型加载装置及其加载方法。
技术介绍
码头是港口的主要组成部分，它是船舶停靠、货物装卸和上下游客的水陆交接平台。新中国成立以来，我国沿海从港口年吞吐量1000多万吨到现在81.7亿吨，可以说是奇迹般地增长。但尽管港口吞吐能力增速很快，但仍然满足不了我国货运量的增长。所以建设深水港口和专业泊位和迫切。目前国内码头的结构形式主要有重力式码头，板桩式码头和高桩码头。其中高桩码头适宜做成透空结构，其结构轻，沙石料用量省，适用于可以沉桩的各种地基，特别适用于软土地基而被广泛使用。但是高桩码头结构承载能力有限，易发生侧向位移、变形、开裂等现象也困扰着每个港口工程师。高桩码头的研究现阶段一直停留在简化计算和有限元分析软件计算来分析高桩码头的各项性能指标，但缺少必要的实验数据。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高桩码头模型加载装置及其加载方法，旨在填补目前高桩码头研究领域的空白，运用实际制作模型的方法更加直观性地观测高桩码头正常工作和破坏时的状态和机理。本专利技术的技术方案如下，一种高桩码头模型加载装置，包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；所述高桩码头模型包括桩台和桩基；所述地形模拟装置包括若干个碎石槽，碎石槽内装有碎石；加载模拟装置包括固定架，所述固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽置于底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码穿过孔与卡槽螺纹连接(顶面支架悬挂有竖向加载砝码)，固定架的左右两侧设有横向杆和沿横向杆滑动的滑轮，滑轮的高度与桩台的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基置于碎石槽中，桩台顶部铺有竖向加载垫板。所述支撑架与地面垂直，为四个，相互平行分布在顶面支架和底座的两侧边缘部，；横向杆与地面平行。顶面支架成水平梯子型，梯子的两边与支撑架相连。本专利技术高桩码头模型加载装置在两侧设有沿横向杆滑动的滑轮，可以在不同位置对高桩码头模型施加不同的荷载，从而模拟不同吨位船舶对码头的撞击和系揽拉力；再由高桩码头模型加载装置悬有竖向加载砝码，配合两侧水平荷载模拟船舶装卸的过程。最后对高桩码头模型的结构整体稳定和组件变形观测高桩码头正常工作和破坏时的状态和机理。所述碎石槽之间相互毗邻(碎石槽互相紧贴)。所述碎石为不同级配的碎石，碎石的深度为0mm～200mm。这样可以拟合高桩码头在不同地形的待工作状态。碎石槽为长方体结构，更进一步地，碎石槽有六个，其中有两个400*300*250(mm)的长方体碎石槽和四个300*300*250(mm)的长方体碎石槽，从而可以有9种不同的排列方式，且可填埋不同级配的碎石到不同的深度，从而最大程度地拟合高桩码头在不同地形的待工作状态。优选竖向加载砝码上部还设有安全锁，所述安全锁为带有铁环的钢绞线，竖向加载砝码上部与铁环连接，这样限制砝码的下落距离，防止砝码掉落。竖向加载砝码有若干块，均匀分布在顶面支架上，根据实验要求选择不同顺序加载，直至高桩码头模型发生形变，这样有利于模拟不同顺序装卸货物的过程。在加载过程中，高桩码头模型加载装置还预留了检测仪器的搭载，还可根据需要安装位移测量、挠度测量、应变测量等多种检测仪器。本专利技术还提供一种高桩码头模型加载装置的加载方法，包括如下步骤：A.柔性支承：将高桩码头模型桩基底部埋置于碎石槽内，向碎石槽内倒入碎石；B.船舶撞击力测试：根据对高桩码头模型撞击力加载点和系缆力加载点，定位两侧滑轮的位置，对高桩桩台撞击力加载点通过滑轮进行水平力加载模拟，撞击力加载点位于桩台长边的1/5和4/5处，5-10s后卸载；C.系缆力测试：对高桩桩台系缆力加载点通过滑轮进行水平力加载模拟，系缆力加载点位于桩台另一条长边上，加载的方向与船舶撞击力测试的水平力加载的方向相反，5～10s后施加竖向荷载；D.竖向荷载：在高桩码头模型桩台顶部放置竖向加载垫板，将一块竖向加载砝码放置在竖向加载垫板上，停留3-5s后放置下一块，逐级加载，以加载失败前一级的竖向荷载大小计为实际的竖向加载重量。所述系缆力加载点位于桩台另一条长边的中点处。滑轮的位置与加载点的位置相对应。本专利技术的有益效果是本专利技术高桩码头模型加载装置更加直观地观测到结构形变过程，为实际高桩码头的设计提供了感官认识。装置操作简单，安全可靠，可大量用于教学实验器材。设备的多个变量易于控制，可以满足不同加载者的不同实验要求。在加载过程中，装置预留了检测仪器的搭载，还可根据需要安装位移测量、挠度测量、应变测量等多种检测仪器。该装置所用材料主要有钢板和少量白钢，制作简单造价低。本专利技术不仅补充了传统依赖计算机软件数值模拟的单一研究方式，而且能直观观测结构各项指标变化，有益于高桩码头学习者和设计者有更感性的认识，在满足实际工程背景下的学术研究要求，还能提高学习者在动手制作模型时对力学和材料的认知深度。该装置适合高桩码头设计前期的受力分析以及学校有关码头教学中高桩码头的力学分析，应用前景广泛，有助于解决实地检测费用高，危险等问题。在学习理论知识同时不忘动手实作，去亲身感受力学的深奥，能帮助更多高桩码头的学习者和设计者。附图说明图1为本专利技术高桩码头模型加载装置的正视图；图2为本专利技术高桩码头模型加载装置的侧视图；图3为本专利技术高桩码头模型加载装置的俯视图；图4为本专利技术高桩码头模型加载装置的加载方法示意图；其中，1为竖向加载砝码，2为横向杆，3为滑轮，4为碎石槽，5为碎石，6为卡槽，7为安全锁，8为竖向加载垫板，9为桩基，10为桩台。具体实施方式实施例1如图1-3所示，一种高桩码头模型加载装置，包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；所述高桩码头模型包括桩台10和桩基9；所述地形模拟装置包括六个相互紧贴的碎石槽4，其中有两个400*300*250(mm)的长方体碎石槽和四个300*300*250(mm)的长方体碎石槽(有9中排列方式)，碎石槽4内部装有不同级配的碎石5，深度为0mm～200mm；加载模拟装置包括固定架，所述固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽4摆放在底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码1穿过孔与卡槽6螺纹连接(顶面支架悬挂有竖向加载砝码)，竖向加载砝码1的上部还连接有安全锁7，所述安全锁7为带有铁环的钢绞线，竖向加载砝码上部与铁环连接，限制砝码的下落距离，固定架左右两侧设有横向杆2和沿横向杆滑动的滑轮3，滑轮3的高度与桩台的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基9置于碎石槽4中，桩台10顶部铺有竖向加载垫板8。所述支撑架垂直于地面，为四个，相互平行分布在顶面支架和底座的两侧边缘部；横向杆与地面平行。顶面支架成水平梯子型，梯子的两边与支撑架相连。竖向加载砝码1有若干块，均匀分布在顶面支架上，根据实验要求可选择不同顺序加载，直至高桩码头模型发生形变。高桩码头模型加载装置还预留了检测仪器的搭载，还可根据需要安装位移测量、挠度测量、应变测量等多种检测仪器。如图4所示，一种高桩码头模型加载装置的加载方法，包括如下步骤：A.柔性支承：将高桩码头模型桩基底部埋置于碎石槽4内，向碎石槽4内倒入碎石5；B.船舶撞击力测试：根据对高桩码头模型撞击力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高桩码头模型加载装置，其特征在于：包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；所述高桩码头模型包括桩台(10)和桩基(9)；所述地形模拟装置包括若干个碎石槽(4)，碎石槽内装有碎石(5)；加载模拟装置包括固定架，所述固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽置于底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码(1)穿过孔与卡槽(6)螺纹连接，固定架的左右两侧设有横向杆(2)和沿横向杆滑动的滑轮(3)，滑轮(3)的高度与桩台(10)的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基(9)置于碎石槽(4)中，桩台(10)顶部铺有竖向加载垫板(8)。

【技术特征摘要】
1.一种高桩码头模型加载装置，其特征在于：包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；所述高桩码头模型包括桩台(10)和桩基(9)；所述地形模拟装置包括若干个碎石槽(4)，碎石槽内装有碎石(5)；加载模拟装置包括固定架，所述固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽置于底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码(1)穿过孔与卡槽(6)螺纹连接，固定架的左右两侧设有横向杆(2)和沿横向杆滑动的滑轮(3)，滑轮(3)的高度与桩台(10)的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基(9)置于碎石槽(4)中，桩台(10)顶部铺有竖向加载垫板(8)。2.如权利要求1所述的一种高桩码头模型加载装置，其特征在于：所述碎石(5)为不同级配的碎石，碎石的深度为0mm～200mm。3.如权利要求1所述的一种高桩码头模型加载装置，其特征在于：竖向加载砝码(1)上部还设有安全锁(7)，所述安全锁(7)为带有铁环的钢绞线，竖向加载砝码(1)上部与铁环连接。4.如权利要求1所述的一种高桩码头模型加载装置，其特征在于：竖向加载砝码(1)有若干块，均匀分布在顶面支架上，根据实验要求选择不同顺序加载。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈璐，吴育江，王飞，
申请(专利权)人：大连海洋大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21