[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

说明书

本发明提供了一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，属于摩擦系数试验领域，包括①测量前准备；②试验重力式结构制作；③结构基础垫层块石级配、分选；④基槽抛填块石和整平；⑤架设、固定测力组件；⑥率定、调试测力系统；⑦安放结构于块石基础；⑧连接结构与测力系统牵引绳；⑨测量拉力，计算摩擦系数；⑩摩擦系数与标准值比对，判定是否合格；不合格，对重力式结构底部加糙措施处理补偿，重复第⑧～第⑩工作；合格，测量结束，开展稳定性试验。本发明构思巧妙、易操作，弥补受缩小试验比尺带来模型材料与原型不同的影响，这不仅保证试验精度，也大大提高了工作效率。

技术领域

本发明属于摩擦系数试验领域，涉及一种重力式结构即直立式沉箱、方块和护壁，以及斜坡式挡浪墙的防波堤或码头水工结构物等，实验室开展结构稳定性物理模型试验时，为保证试验准确性，使模型试验上制作的重力式结构底部摩擦系数k不小于设计标准规定的静摩擦系数0.6要求，开展测量、纠偏、调整措施系列校准验证工作，最终得到试验要求的结构底部摩擦系数k的试验模拟技术类，尤其涉及一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统。

背景技术

港口工程中，重力式结构主要形式表现为直立式沉箱、方块和护壁，以及斜坡式挡浪墙防波堤或码头结构。根据重力式结构特点，其自重及以上的填料重量和上部分各种荷载对地基产生压力，因此要求地基具有一定的强度，适用于水深较大、地基较好的情况，由基础、墙身、墙后回填和上部设备组成。近年来，随着港口建设规模的扩大，港口工程逐渐向深水发展，这也使得结构损坏越来越引起海岸工程界的关注。虽然近几十年来在波浪理论、防波堤设计方法等方面均有极大的发展，但由于海浪现象的随机性以及波浪—防波堤—地基相互作用的复杂性，港口工程结构的损坏事件在世界范围内仍不断发生。如 20 世纪 30年代初地中海沿岸热那亚等几个港口防波堤的毁灭性破坏、1978 年葡萄牙锡尼斯港深水防波堤严重破坏、日本接连不断的防波堤损坏事件以及我国一些港口工程的损坏。各种港口工程结构的破坏往往会带来十分严重的后果和经济损失。为了研究结构破坏的机理，提出有效防护方案，利用物理模型试验手段解决结构稳定性问题仍是现阶段最直接的技术手段，试验结果可直接为设计提供基础数据和技术指导。

对于重力式结构，在波浪水流和冰凌等水动力作用下，破坏的形式主要表现为：抛石基础被冲刷和坡脚压脚方块防护失稳，最终大部分重力结构发生倾覆或滑移，挡浪墙墙体发生沉陷和断裂失稳。由上述结构失稳的形态可知，失稳主要为结构底部与抛石基础之间的支撑丧失，因此开展结构稳定性物理模型试验研究时，正确模拟重力式结构底部与抛石基础摩擦力F(F=G*K,G为重重量，k为摩擦系数)，在保证G的条件下，摩擦系数k是试验结果准确的关键。

开展重力式结构稳定性试验，受缩尺效应影响，结构制作在试验材料上无法模拟与原体相同，得到结构底部摩擦系数，往往小于标准值，具体的，开展重力式结构稳定性试验，受试验场地的限制，试验中无法开展比尺为1:1模型试验，因此往往需要进行缩尺（例如1:10或者更小），在正确模拟结构重量和尺寸，以及抛石基础级配，却无法模拟模型上制作的重力式结构材料与原体（钢筋混凝土）相同，试验上往往采用木材或塑料板代替，这些代替材料与基础块石之间的摩擦系数，往往小于原体钢筋混凝土与基础抛石之间摩擦系数标准值，因此为了保证稳定性物理模型试验的精度，提出了一种新型的底部摩擦系数的测量方法，即采用新型测量方法的补偿系统，得出每次结构与基础块石之间的实测摩擦系数，将该结果均与标准值进行比较，若未达标，则通过对结构底部提出多种加糙的处理措施，直到满足标准值，从而保证了试验精度，并成功在试验水槽和港池模型试验中得到应用，很好的完成研究项目中的试验目的。

发明内容

本发明要解决的问题是在于提供一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，构思巧妙、易操作，这不仅保证试验精度，也大大提高了工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种重力式结构稳定性试验底部摩擦系数校准系统，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；