[发明专利]一种多锚固端挡土墙室内模型试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程、铁路工程、岩土工程技术领域，具体涉及多锚固端挡土墙室内模型试验装置及其试验方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的大力推进，土地资源愈发短缺，而挡土墙结构因其优越的使用性能在基建工程当中广泛使用，随着支挡结构技术的发展，挡土墙结构形式日新月异，设计理念也在不断的发展优化。多锚固端挡土墙是为减少挡土墙自身占地，提高其承载力而与近期发展起来的一种新的轻型挡土墙。但目前工程界关于多锚固端挡土墙受力机理的相关研究相对较少，研究主要集中在数值模拟和现场试验方面，室内试验方面还几乎是空白。

中国第CN 103233486 B号发明专利公开了一种锚拉式挡土墙模型试验装置及试验方法，但是该发明只是针对锚拉式挡土墙而设计的，对于多锚固端挡土墙该发明无法完成实验要求，其预应力加载设备也只能完成单锚固端挡土墙的试验。

中国第CN 104196064 A号发明专利公开了一种挡土墙失稳模型试验装置及安装、试验方法，但是该发明只是针对挡土墙的失稳情况进行室内试验并不能满足多锚固端挡土墙的试验要求。

可见，目前的挡土墙室内模型试验装置，存在下述缺点：

1.目前的挡土墙室内模型只能满足锚拉式挡土墙室内模型试验以及模拟一般挡土墙的失稳破坏情况，而针对多锚固端挡土墙目前的挡土墙室内模型还没有涉猎。

2.目前的挡土墙室内模型试验装置的预应力加载装置只是针对单锚固端或是对拉式挡土墙的，还不能模拟出多锚固端挡土墙的预应力加载过程。

3.目前的挡土墙室内模型试验装置的预应力加载装置还不能模拟出多锚固端挡土墙的预应力损失过程。

发明内容

为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种多锚固端挡土墙室内模型试验装置及试验方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多锚固端挡土墙室内模型试验装置，包括充填有模拟土体的模型槽，所述模型槽包括底座、侧板和悬臂式的挡土墙；所述底座的前端与所述挡土墙的底边铰接，所述底座的其他三边与所述侧板的底端固定连接；所述挡土墙的内侧设有与所述土体锚固的锚索系统，所述挡土墙的外侧设有与所述锚索系统配合作用的预应力加载系统；所述挡土墙上设有供所述锚索系统穿过的孔洞；所述挡土墙上和所述锚索系统上设有监测系统；所述预应力加载系统向所述锚索系统施加预应力，通过所述监测系统来监测所述多锚固端挡土墙室内试验过程中的相关参数。

通过底座的前端与悬臂式挡土墙的底边铰接，来模拟悬臂式挡土墙，利用铰接方式可以允许挡土墙绕底座转动，有效的模拟悬臂式挡土墙受土压力后的位移特性。通过与锚索系统连接的预应力加载装置可以模拟出锚固端挡土墙的预应力损失过程。

所述锚索系统包括：模拟锚固端的前后依次排列的若干个钢板，与所述钢板固定连接的由钢筋模拟的若干根锚索，所述锚索的另一端与所述预应力加载系统连接。

通过设置多个钢板来模拟具有多锚固端的挡土墙，以此来模拟多锚固端所具有的用以增加预应力量值，减小预应力损失的作用。通过调整各个钢板之间的距离，可以模拟锚固端不同的现场情况。

所述钢板上设有孔洞，所述孔洞供与其他所述钢板连接的锚索通过。

在钢板上设有孔洞，可以避免各个钢板和锚索间的交叉影响，提高模拟的准确度。

所述预应力加载系统包括与所述挡土墙固定连接的横向反力架，所述横向反力架的两侧设有导轨，所述横向反力架两侧通过所述导轨与若干拉板垂直连接，所述若干拉板与所述若干跟锚索一一对应，并固定连接；通过张拉各个拉板来给相应锚索施加预应力，并通过固定装置将所述拉板与所述导轨固定，以锁紧预应力。

通过设置横向反力架和与之连接的拉板，来固定锚索的另一端，代替了传统锚头的作用，使模拟锚索的张拉更加方便可行。拉板与锚索一一对应，可以分别模拟各锚固端的受力情况。

当进行预应力加载或预应力损失时，所述横向反力架的内部，设有千斤顶，所述千斤顶通过空心支座与需要张拉的所述拉板连接，所述千斤顶利用与所述挡土墙的推力来为与所述拉板连接的所述锚索提供张拉力。

通过设置千斤顶和空心支座来施加预应力，使预应力的加载模拟更加方便快捷。使用千斤顶和配套工作的空心支座这一巧妙设计，可以实现模拟多锚固端挡土墙的预应力加载过程和预应力损失过程。

所述空心支座位于需要张拉的所述拉板和所述千斤顶之间，包括两个空心垫块和连接两个所述空心垫块的支撑钢筋；进行预应力加载时，一个所述空心垫块与需要张拉的拉板接触，另一个所述空心垫块与所述千斤顶接触连接。