[发明专利]一种路基边坡支挡结构物大比例模型试验加载系统

说明书

技术领域

    本发明涉及一种路基边坡支挡结构物大比例模型试验加载系统。

背景技术

支挡结构是保证公路、铁路路基边坡稳定的有力措施，对抗滑桩、挡土墙、锚索框架、钢花管注浆等各种边坡支挡加固结构的变形破坏模式、结构与岩土相互作用机理，不同加固方式的实际使用性能研究具有重要的工程意义。然而，由于岩土体与结构物相互作用的复杂性，其受力模式、破坏机理等往往难以通过理论研究获得突破，采用模型试验则可较为有效。

目前，在支挡结构的大比例模型试验中，均是以竖向荷载作为加载方式，通过人工设置的结构面，将荷载传递到结构物。但是，通过竖向加载，传递到结构物上的力的大小及分布形式都是不明确的，通过土压力计、应力应变计测量也难以反应实际，这给支挡结构的大比例模型试验研究造成巨大的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于路基边坡支挡结构物大比例模型试验的水平加载系统，加载系统可模拟在实际路基边坡中支挡结构所受的滑坡推力或土压力。

本发明首先对拟模拟的原型边坡建立模型进行数值模拟，得到边坡的滑坡推力或土压力的大小及分布规律，将其适当简化后作为模型试验的水平输入荷载，以对路基边坡支挡结构在作用力作用下的工作形状、变形机理及支护效果等进行研究。

本发明的技术方案为：所述的水平加载系统由反力墙、伺服加载缸、加载板、导向杆、锚索组成，反力墙嵌入地基，反力墙顶部设置2道锚索加固，反力墙的地上部份安装有多个伺服加载缸，伺服加载缸的一端连接加载板，在反力墙与加载板间有导向杆。

伺服加载缸伸出端通过球铰与加载板相连，所述的伺服加载缸由伺服加载缸支承固定。

本发明的水平加载系统与现有技术比较具有如下优点：

1）采用水平加载，可使传递到结构物上的力的大小及分布形式更加明确；

2）采用伺服加载系统分级加载，可更准确的再现土体真实受力状态，有利于获得更加真实的实验数据。

3）反力墙嵌入土体并用锚索加固，位移控制好，对环境影响小，造价较低。

附图说明

图1是本发明的模型试验的水平加载系统的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图4是本发明的模型试验的水平加载系统应用于路基边坡与地下工程多功能三维模型试验平台中使用状态图。

图中：1―反力墙，2―锚索，3―伺服加载缸支承，4―导向杆，5―伺服加载缸，6―加载板，7―锚头，8―球铰，9-透明侧壁，10-反力支撑架。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明的水平加载系统由反力墙1、伺服加载缸5、加载板6、导向杆4、锚索2组成，反力墙嵌入地基（基深度根据相关计算结果确定）反力墙顶部设置两道锚索2加固，反力墙的地上部份安装有多个伺服加载缸，伺服加载缸的一端连接加载板，在反力墙与加载板间有导向杆，伺服加载缸伸出端通过球铰与加载板相连，所述的伺服加载缸由伺服加载缸支承3固定。

反力墙分为地上部分的悬臂段与地下部分的嵌固段，反力墙为钢筋混凝土结构，为加载缸提供反力。反力墙顶部设置2道锚索加固，以减小反力墙位移。

伺服加载缸配置6套，分3排2列布置，上部及中部加载缸每套最大推力500kN，下部加载缸每套最大推力1000kN，可实现三角形加载及均匀加载。每排伺服加载缸配一套加载板，采用钢板焊接。加载板在活塞的作用下对“试件”施加水平力，加载板通过“导杆”进行导向。每套加载缸配力传感器、位移传感器、伺服阀各一套，通过全数字伺服控制系统对加载缸的力及位移进行控制。

伺服加载缸支承与导向杆的设置一方面对伺服加载缸起支撑作用，另一方面确保加载板稳定同步加载，同时对侧向力通过前置的球铰进行有效消除。

本发明的系统设置伺服泵站，通过分油模块为六套伺服加载缸同时供油。系统设置液压分油器及管路，分油器为连接伺服加载缸与泵站的液压转换模块。通过该模块，将泵站油路一分六，同时方便了液压管路的配置。

    本发明的模型试验的水平加载系统应用于路基边坡与地下工程多功能三维模型试验平台中，如图4所示。