[发明专利]一种城墙人防工事上部荷载传递系数测定模型及方法

说明书

本发明公开了荷载检测技术领域的一种城墙人防工事上部荷载传递系数测定模型及方法，旨在解决现有技术中由于城墙体积巨大且不能损害城墙原有土体，因而无法有效检测城墙内部人防工程荷载传递系数的技术问题。所述模型包括应变仪和目标城墙的缩尺模型，所述缩尺模型包括城墙墩台、城墙墙体、砖砌拱，所述城墙墙体设于城墙墩台上方，所述砖砌拱设于城墙墩台与城墙墙体之间；砖砌拱底部设有千斤顶，城墙墙体顶部设有荷载加载装置，城墙墙体内部设有传力柱或／和土压力盒，所述应变仪与传力柱或／和土压力盒电性连接。

技术领域

本发明涉及一种城墙人防工事上部荷载传递系数测定模型及方法，属于荷载检测技术领域。

背景技术

中国古城墙大部分修建于明清时期甚至更早，内部主要是砖体堆砌而成，由于历史原因上世纪60～70年代城墙内部修建了人防工事，当时施工过程较简单且无设计规范参考，只有较为简单的施工图纸，目前人防工事的安全性对原有城墙墙体的稳定性造成一定影响，如何检测人防工事的承载能力，如何评估人防工事的安全性成为一个新的挑战。为计算人防结构的安全性，首先需明确城墙荷载在内部土体的传递规律，Ponniah假定的4种土-结构相互作用模式，其中一种就是荷载穿过填料分散，由于这种分散作用的存在，使得荷载通过土体传递的过程中分散，因而拱顶所受应力远小于所施加的应力。但是以上理论是基于地下工程、山体隧道，岩体相对稳定，而城墙内部是砖体堆砌而成，不能简单的照搬土-结构相互作用理论，所以对于古代城墙内部荷载传递方式的检测，由于城墙体积巨大，且不能损害城墙原有土体，因而无法进行检测、计算人防工事受力特征。目前，尚无适用于城墙内部人防工程荷载传递系数的检测及计算方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种城墙人防工事上部荷载传递系数测定模型及方法，以解决现有技术中由于城墙体积巨大且不能损害城墙原有土体，因而无法有效检测城墙内部人防工程荷载传递系数的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种城墙人防工事上部荷载传递系数测定模型，包括应变仪和目标城墙的缩尺模型，所述缩尺模型包括城墙墩台、城墙墙体、砖砌拱，所述城墙墙体设于城墙墩台上方，所述砖砌拱设于城墙墩台与城墙墙体之间；

砖砌拱底部设有千斤顶，城墙墙体顶部设有荷载加载装置，城墙墙体内部设有传力柱或/和土压力盒，所述应变仪与传力柱或/和土压力盒电性连接。

进一步地，传力柱或/和土压力盒不少于两个且在竖直方向上等距分布。

进一步地，还包括压合于城墙墙体与荷载加载装置之间的硬质板材，所述硬质板材包括钢板。

进一步地，还包括压合于砖砌拱与千斤顶之间的硬质拱架，所述硬质拱架包括钢拱架。

进一步地，所述荷载加载装置为线性堆载加载装置，所述线性堆载加载装置包括施加有线性注入水荷载的水桶。

为达到上述目的，本发明还提供了一种城墙人防工事上部荷载传递系数测定方法，包括如下步骤：

获取缩尺模型的荷载传递系数；

按照缩尺模型与目标城墙的缩尺比例，由缩尺模型的荷载传递系数推导出目标城墙人防工事上部的荷载传递系数。

进一步地，还包括：

基于目标城墙人防工事上部的荷载传递系数，求取目标城墙人防工事顶部的荷载；

基于目标城墙人防工事顶部的荷载，求取目标城墙人防工事的内力，所述内力包括弯矩、剪力、轴力。

进一步地，所述弯矩，其表达式如下：

所述剪力，其表达式如下：

所述轴力，其表达式如下：