一种多功能冻土挡土墙模型试验箱制造技术

本发明专利技术属于土木工程试验领域，具体涉及一种多功能冻土挡土墙模型试验箱，结构箱体包括侧板、底板、后板，侧板外侧上方设有加载头滑轨，加载头滑轨两侧设有把手，结构箱体前部的侧板上设有千斤顶座，千斤顶座内侧设有螺旋千斤顶，侧板之间设有紧固螺栓，结构箱体内设有冷浴板，冷浴板包括前冷浴板、后冷浴板、上冷浴板、下冷浴板并组成四方框形，前冷浴板与下冷浴板之间设有转轴，本发明专利技术的益处在于：不仅能够有效提供对土体的竖直和水平方向的冻结条件，而且能够模拟挡土墙的倾覆位移和填土上方的车辆动荷载或静荷载。将这几种条件组合，可以模拟多种实际工况，为冻土地区路基挡土墙服役性能研究提供一个有效试验平台。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于土木工程试验领域，具体涉及一种多功能冻土挡土墙模型试验箱，结构箱体包括侧板、底板、后板，侧板外侧上方设有加载头滑轨，加载头滑轨两侧设有把手，结构箱体前部的侧板上设有千斤顶座，千斤顶座内侧设有螺旋千斤顶，侧板之间设有紧固螺栓，结构箱体内设有冷浴板，冷浴板包括前冷浴板、后冷浴板、上冷浴板、下冷浴板并组成四方框形，前冷浴板与下冷浴板之间设有转轴，本专利技术的益处在于：不仅能够有效提供对土体的竖直和水平方向的冻结条件，而且能够模拟挡土墙的倾覆位移和填土上方的车辆动荷载或静荷载。将这几种条件组合，可以模拟多种实际工况，为冻土地区路基挡土墙服役性能研究提供一个有效试验平台。【专利说明】一种多功能冻土挡土墙模型试验箱
本专利技术属于土木工程试验领域，具体涉及一种多功能冻土挡土墙模型试验箱。
技术介绍
地球上多年冻土、季节冻土和瞬时(短暂)冻土区的面积约占陆地面积的70%，其中多年冻土面积占陆地面积的20%.我国的多年冻土面积占国土面积的21.5%,在全世界占第三位，季节冻土区约占国土面积的53.5%，其中高海拔多年冻土面积居世界之最。随着西部大开发的来临，国家投资在青藏高原冻土地区建设包括青藏铁路在内的多项基础设施建设项目；而市政建设中也广泛使用人工冻结技术作为临时的土体支护加固手段。支挡结构的受力，不仅与其背侧填土的状态有关，还与其本身的形变和位移有关。支挡结构在冻土冻胀影响下的受力特征，尤其是顶部有动荷载作用下的变形及受力情况及稳定性，十分值得研究。利用模型试验建立这种工况，具有数值模拟不具备的准确性，通过对冻融过程和动荷载作用下的土体变形、冻胀力、支挡结构变形及稳定性的系统研究，可以借此对冻土地区道路挡土墙的服役性能提供评价及预测，为冻土地区挡土墙设计提供依据。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多功能冻土挡土墙模型试验箱。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提出了一种多功能冻土挡土墙模型试验箱:包括结构箱体，其特征在于:结构箱体包括侧板、底板、后板，侧板外侧上方设有加载头滑轨，力口载头滑轨两侧设有把手，结构箱体前部的侧板上设有千斤顶座，千斤顶座内侧设有螺旋千斤顶，侧板之间设有紧固螺栓，结构箱体内设有冷浴板，冷浴板包括前冷浴板、后冷浴板、上冷浴板、下冷浴板并组成四方框形，前冷浴板与下冷浴板之间设有转轴。上冷浴板上方设有动荷载加载模块，动荷载加载模块包括承压板及承压板上方设有的测力器，测力器上方设有动力加载头，通过冷浴板作用于土体，模拟动荷载作用，动力加载头通过加载头滑轨与结构箱体连接固定，并可以沿滑轨自由移动，以调节动力加载头作用在土体上的位置。结构箱体为15mm厚钢板永久性整体焊接，保证具有克服土体冻胀所需刚度；其外表保温层为临时性设施，采用IOmm厚柔性泡沫黏贴于钢制结构层表面。四块冷浴板分为上下和前后两组，对其中任一组相对放置的两块面板，接上两台独立的冷浴循环机，设置不同的温度，可在土体内形成稳定的一维温度场；将两组冷浴板同时投入使用，可以同时在水平和竖直方向维持相互叠加的温度场，以模拟实际挡土墙背侧土体的双向冻结条件。冷浴板用于直接接触填土并使其降温，冷浴板为活动部件，随时可以拆卸，冷浴板包括前钢板和后钢板的夹层结构，前钢板与后钢板的夹层外沿设有边框，围成封闭空间，前钢板与后钢板之间分布有加强筋，以支撑前后钢板并增加整体刚度；边框与前钢板和后钢板焊接牢固并喷涂金属漆以防渗漏；前钢板表面设有进出水孔，进出水孔上设有进出水接头；这样冷浴板包含有封闭的内部空间供冷却液流动，并保证了整体足够的强度和刚度，前钢板表面还装有把手。动荷载加载模块带有液压数控的动力加载头，可以输出指定周期和幅值的正弦波，输出最大荷载20kN，频率范围0-6Hz，最大位移范围-30mm-45mm ;测力器被安装在加载头传力轴上，可以实时反馈真实作用力。前冷浴板不仅起到给土体接触降温的功能，其本身就代表着模型试验中的挡土墙；前冷浴板被做成可绕底部转轴旋转的形式，以模拟挡土墙在土压力和冻胀力作用下可能的倾覆现象；螺旋千斤顶约束着冷浴板的倾覆，通过伸缩螺旋千斤顶可以控制冷浴板的允许位移；用来研究墙后冻胀力和墙顶允许位移的关系。在前冷浴板靠土一侧沿长度方向均匀布置有一排微型土压力传感器，以测量土体对冷浴板的作用力；土体内部布置有数排温度探头，以监测整个土体在冻结过程中的温度场变化；土压力、温度数据通过一台数据采集器处理，记录并显示在电脑上。本专利技术的益处在于:不仅能够有效提供对土体的竖直和水平方向的冻结条件，而且能够模拟挡土墙的倾覆位移和填土上方的车辆动荷载或静荷载。将这几种条件组合，可以模拟多种实际工况，为冻土地区路基挡土墙服役性能研究提供一个有效试验平台。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术总体结构立体示意图；图2为本专利技术的总体结构平面示意图；图3为本专利技术中的冷浴板结构示意图。【具体实施方式】当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1:如图1至图3所示，包括结构箱体、负重轮2、前冷浴板3、后冷浴板4、上冷浴板5、下冷浴板6、转轴7、紧固螺栓8、螺旋千斤顶9、千斤顶座10、动力加载头11、测力器12、承压板13、加载头滑轨14、把手15。其中结构箱体包括侧板1、侧板111、后板112、底板113。冷浴板包括前钢板16、后钢板17、边框18、加强筋19、进出水孔20、进出水接头21、把手22。侧板111外侧上方装有加载头滑轨14，加载头滑轨14两侧装有把手15，前部的侧板I上装有千斤顶座10,千斤顶座10内侧装有螺旋千斤顶9，侧板I和侧板111之间装有紧固螺栓8，结构箱体内装有前冷浴板3、后冷浴板4、上冷浴板5、下冷浴板6并组成四方框形，前冷浴板3下端装有转轴7，上冷浴板5上方装有承压板13，承压板13上方装有测力器12，测力器12上方装有动力加载头11，通过冷浴板作用于土体，模拟动荷载作用，动力加载头11通过加载头滑轨14与结构箱体连接固定，并可以沿滑轨自由移动，以调节动力加载头作用在土体上的位置，底板113底部装有负重轮2，冷浴板用于直接接触填土并使其降温，冷浴板为活动部件，随时可以拆卸，冷浴板包括前钢板16和后钢板17的夹层结构，前钢板16与后钢板17的夹层外沿设有边框18，围成封闭空间，前钢板16与后钢板17之间分布有六条加强筋19，以支撑前钢板16和后钢板17并增加整体刚度；边框18与前钢板16和后钢板17焊接牢固并喷涂三遍金属漆以防渗漏；前钢板16表面设有进出水孔20，进出水孔20上设有进出水接头21 ;这样冷浴板包含有封闭的内部空间供冷却液流动，并保证了整体足够的强度和刚度，前钢板表面还装有把手22。1.准备工作制定试验计划，选择试验用土。土宜选择实际路基填土或相近的土，室外翻晒后取样测定初始含水量。针对实际工况或冻胀试验要求确定试验所用含水量，称量指定重量的水掺入并拌合均匀。再次取样测定含水量是否达到要求。使用吊机卸下动力加载头1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能冻土挡土墙模型试验箱，包括结构箱体，其特征在于：结构箱体包括侧板、底板、后板，侧板外侧上方设有加载头滑轨，加载头滑轨两侧设有把手，结构箱体前部的侧板上设有千斤顶座，千斤顶座内侧设有螺旋千斤顶，侧板之间设有紧固螺栓，结构箱体内设有冷浴板，冷浴板包括前冷浴板、后冷浴板、上冷浴板、下冷浴板并组成四方框形，前冷浴板与下冷浴板之间设有转轴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建坤，吕鹏，张子白，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11