[发明专利]一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统

权利要求书

1.一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：包括以下步骤，

S1、试验重力式结构制作；由所确定的试验几何比尺，按照各物理量的相似关系，将原型结构尺寸和结构重量计算转化成模型试验值；

S2、结构底部基槽抛填块石；对回填的块石进行夯实和整平，夯实的块石表面平整度，通过自动安平水准仪，1.0km往返水准测量标准偏差达到0.3mm的水平；

S3、架设、固定测力装置组件；制作测力平台和架设牵引绳，安装牵引变频电机和定滑轮驱动系统；测力平台表面平整，同时高度与重力式结构的中心，以及与牵引的钢丝绳平行设置，变频电机设置低频、中频和高频三个档，满足不同重量结构的移动所需动力；

S4、率定、调试上述测力系统；采用标准砝码对测力系统中的拉力传感器进行标定，建立力与变形的关系式，标定过程中，始终保证牵引绳与拉力传感器平行设置，偏差在±2mm范围内，包括以下步骤，S41、安放结构于基础；首先在平整的抛石基础表面，采用激光投线仪FF-41，其垂线精度 5m±1mm，水平线精度 5m±1mm，根据重力式结构的尺寸，将结构底部轮廓进行放样；并按照比尺关系计算得出试验重量G，对木制或塑料板材质重力结构进行配重，配置时保证试验重力结构与原体重心相同，然后利用实验室配置的龙门吊将制作完成的重力式结构吊至已经制作完成的块石基槽上方，再缓慢下移安放至激光投线仪构筑的激光轮廓线范围内；S42，连接结构与测力牵引绳，将牵引绳与重力式结构通过法兰在进行连接，连接完成后，进行各项检查，包括测量系统和连接结构；

比尺公式如下：

，—原型长度；—模型长度；—比尺；

S5、测量拉力，计算摩擦系数；设置测力系统的采集频率、采集时长，并开始采集；然后再启动驱动变频电机，并缓慢均匀增加电机的动力，实时观测沉箱的运动情况和测力系统所测得力随时间的变化关系，当沉箱由静止突然产生运动即力由最大突然减小瞬间，此时测力系统测得拉力为最大拉力Fmax，利用最大拉力Fmax，以及公式，计算得到第一次重力结构底部摩擦系数K₁；

S6、摩擦系数K₁与标准值比对，判定是否合格；若不合格，对结构底部进行不同措施加糙补偿处理，重复S5的工作，得出不同K_i，得出满足条件的补偿措施；若合格，测量结束，利用该重力式结构，开展实验室结构稳定性试验。

2.根据权利要求1所述的一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：在S1前，先执行步骤S11，进行测量前的准备，开挖基槽，为重力结构基础为暗基床试验准备；准备制作重力结构的材料，选用木材或塑料板，准备抛石基础用块石，块石的重量为1g～100g。

3.根据权利要求1所述的一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：在制作试验重力式结构的时候，进行基础垫层块石级配、分选，即步骤S12， 安装不同砂石孔径筛架，由上至下孔径逐渐减小的顺序，然后将所需分选的块石由最上层倒入分选筛中开始分选，筛选的实测结果与目标进行对比，形成分选后的级配曲线，满足试验块石与原体一致性。

4.根据权利要求1所述的一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：在步骤S3中，测力平台的规格为长×宽=0.2m×0.2m，所述牵引绳为钢丝绳，启动变频电机驱动重力式结构由静止产生运动。

5.根据权利要求1所述的一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：在步骤S4中，建立力与变形的关系式，得出K、C值，即关系式式中，代表力，对应砝码重量；代表变形尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：在步骤S6中，摩擦系数K不小于结构设计标准规定静摩擦系数0.6为合格。

7.根据权利要求1所述的一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，其特征在于：在步骤S6中，若不合格，采用7种底部加糙的措施即措施一设置0.05cm深、间隔5cm网格横道；措施二设置5～10cm宽、间隔5cm梅花桩；措施三分隔10～20cm均为粘2cm宽橡胶条；措施一和二组合；措施一和三组合；措施二和三组合；以及措施一、二、三联合组合。