一种载荷作用下涵洞土拱变化规律的模拟试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种载荷作用下涵洞土拱变化规律的模拟试验装置及方法，模拟试验装置包括震动台、填料箱、动载装置、活动块、PIV装置、模拟涵洞和若干升降杆；活动块和模拟涵洞分别通过独立控制的升降杆安装在填料箱内底部，所述填料箱由箱体骨架、底板、两个活动侧板和两个固定侧板组成，每个活动块和模拟涵洞顶部均设有一个称重传感器，所述动载装置用于对土拱顶部施加来回运动的动载荷；所述填料箱的至少一个侧面为透明的PIV观察面，所述PIV装置设于PIV观察面一侧，用于观察试验过程中填料箱内土拱演化全过程。本发明专利技术通过称重传感器和PIV装置相结合，可以实现对涵顶竖向土拱演变过程的研究，获得土拱演化全过程变形与应力的准确数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
一种载荷作用下涵洞土拱变化规律的模拟试验装置及方法


[0001]本专利技术专利属于土工实验
，涉及动载和地震荷载同时作用时涵洞内外土柱不均匀沉降、沟谷涵洞与两侧边界存在偏心距、涵洞地基的不均匀沉降等多种工况的模拟试验，具体涉及一种载荷作用下涵洞土拱变化规律的模拟试验装置及方法，用于探究不同外荷载作用下内外土柱不均匀沉降时土拱的演化规律和涵顶土压力的变化规律。

技术介绍

[0002]土拱效应是岩土工程中的一种荷载迁移现象，通过剪应力的发挥将荷载向刚性边界集中，差异变形是引起的剪应力的主要原因。以涵洞为例，由于涵洞和周围土体的刚度不同，在填土自重和上覆荷载作用下，涵洞上方内土柱的填土的沉降量小于外土柱的沉降量，在涵洞顶部形成沉降差，导致上部荷载在涵顶与涵洞外侧土之间产生重分布，将更多的荷载传递到涵洞顶部。当前的涵洞模型实验装置无法使土拱的变化呈现出可视化，无法使土拱更直观的展示在我们面前。当前对于土拱的研究大部分都是通过数值模拟或二维的活动门来研究土拱的形态，但数值模拟得出的结论过于理想化，与实际情况还是存在一定出入，二维的活动门装置只能观察本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载荷作用下涵洞土拱变化规律的模拟试验装置，其特征在于：包括震动台、填料箱、动载装置、若干活动块、PIV装置、模拟涵洞和若干升降杆；所述填料箱安装于震动台上，通过震动台模拟地震；所述活动块和模拟涵洞分别通过独立控制的升降杆安装在填料箱内底部，每个活动块和模拟涵洞顶部均设有一个称重传感器，所有活动块和模拟涵洞顶部一起构成底面，底面以上的填料箱填充含有示踪粒子的填料，形成涵洞土拱，通过调整升降杆高度能模拟模拟涵洞四周土体沉降；所述动载装置用于对土拱顶部施加来回运动的动载荷；所述填料箱的至少一个侧面为透明的PIV观察面，所述PIV装置设于PIV观察面一侧，用于观察试验过程中填料箱内土拱演化全过程。2.根据权利要求1所述的模拟试验装置，其特征在于：所述填料箱由箱体骨架、底板和四个侧板组成，其中底板安装在震动台上，箱体骨架安装固定在底板上，四个侧板包括左右的活动侧板和前后的固定侧板，其中至少一个固定侧板为透明板，四个侧板一起构成了形成土拱的空间，通过对活动侧板设置不同的倾斜角度调整土拱形状。3.根据权利要求2所述的模拟试验装置，其特征在于：所述箱体骨架包括两个形状相同且平行设置的梯形框架和将两个梯形框架相连的横梁，所述梯形框架倒扣安装在底板上，梯形框架的长边形成箱体骨架的顶部纵梁；两个梯形框架中间安装固定侧板分别构成填料箱的前后侧面，所述活动侧板下端通过转动铰与底板相连，上端活动安装在箱体骨架的顶部纵梁上。4.根据权利要求3所述的模拟试验装置，其特征在于：所述顶部纵梁上设有若干用于固定活动侧板上端的卡槽，通过选择不同的卡槽固定活动侧板上端来调整活动侧板的倾斜角度。5.根据权利要求3所述的模拟试验装置，其特征在于：所述动载装置包括支撑杆、加载杆和驱动装置，所述支撑杆两端通过导轨滑块结构安装在箱体骨架的顶部纵梁上，所述驱动装置用于驱动支撑杆沿着顶部纵梁方向来回移动，所述加载杆固定在支撑杆底部，所述加载杆下端设有用于对土拱顶部接触并施加载荷的压头。6.根据权利要求5所述的模拟试验装置，其特征在于：所述顶部纵梁外侧设有轨道槽，所述支撑杆两端通过行走轮安装在轨道槽内，所述驱动装置为与其中至少一个行走轮动...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，程宏梁，肖衡林，陈智，曾高飞，李俊辉，银豪梁，陈俊杰，刘永莉，杨智勇，钟楚珩，刘一鸣，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：