[发明专利]一种土工合成材料加筋土柔性桥台模型试验装置

说明书

本发明提出一种土工合成材料加筋土柔性桥台模型试验装置，属于加筋土技术领域；包括加筋土桥梁缩尺模型和车辆加载装置，加筋土桥梁缩尺模型由加筋土桥台、引道路基和桥跨等组成，加载装置为基于无人驾驶技术可实现自动往返的试验车，试验车包括车架、底板、车轮、控制系统、加载装置、无线传输系统、定位装置；本装置用于加筋土桥台不同受力工况下的变形观测，可以实现加筋土桥台的全生命周期监测，利用该试验装置可对施工期间、静载作用下、以及车辆荷载作用下加筋土桥台的变形观测。

技术领域

本发明属于加筋土技术领域，具体涉及一种土工合成材料加筋土柔性桥台模型试验装置。

背景技术

土工合成材料加筋土桥台结构体系采用了土工合成材料加筋土柔性桥台，桥跨结构端部的引道路基由加筋土构成，并在端部做返包处理，桥跨结构通过桥梁支座与加筋土桥台连接。采用该技术建造的土工合成材料加筋土柔性桥台的刚度介于混凝土桥面与引道路堤之间，这种刚度过渡作用有利于减少路面振动荷载产生的沉降差异，消除桥头跳车现象，具有造价经济、施工便捷、后期维护成本低等优点，有非常好的社会效益与环境效益。

目前，对于这种新型桥台体系的试验研究主要集中在静载条件下和施工过程中的桥台变形及沉降观测，该桥梁结构的动力特性及不同行车荷载状态下的动态响应试验研究开展较少。因此，设计一种用于模拟车辆荷载作用的桥台体系模型试验装置十分有必要。

目前，对于加筋土桥台模型的研究方法有数值模拟和现场试验，相关的模型试验极其缺乏。数值模拟往往会对边界条件和材料属性进行简化，不易反映桥台真实的受力情况；现场试验操作复杂不易控制，且对检测设备要求高；模型试验可以根据相似比做成较小的构件，对结构真实的边界条件进行模拟，较易操作且可反复观察。因此，发明一种加筋土桥台模型试验装置是非常有必要的。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种土工合成材料加筋土柔性桥台模型试验装置，用于模拟分析在车辆荷载作用下加筋土桥台的沉降变形以及桥梁的动力特性。同时可以监测在长时间交通荷载作用下，桥面沥青材料的抗车辙性能；解决土工合成材料加筋土桥台不能进行动态响应试验的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种土工合成材料加筋土柔性桥台模型试验装置，包括加筋土桥梁缩尺模型系统和车辆加载系统；所述加筋土桥梁缩尺模型系统包括加筋土桥台模型箱、搭设在所述加筋土桥台模型箱上的桥梁支座，以及搭设在所述桥梁支座上的混凝土模型梁；所述混凝土模型梁底面固定有第一钢板，所述桥梁支座的上表面固定有第二钢板，所述第一钢板与第二钢板之间设置有橡胶块；位于加筋土桥台模型箱上部且在桥梁支座的外侧设置有引道加筋土路堤。

所述加筋土桥台模型箱的前部与顶部为敞口，前部的敞口处设置有加筋土桥台面层模拟结构，所述加筋土桥台模型箱内有用于试验的填土和加筋材料，所述填土内埋设有压力传感器，所述加筋材料与所述的加筋土桥台面层模拟结构相连接，所述加筋材料表面固定有柔性位移计。

所述车辆加载系统包括试验车，以及设置在试验车上的控制系统、加载装置、无线传输装置和定位装置；所述试验车的驱动车轮上设置有制动卡钳，所述控制系统包括伺服电机、控制器和蓄电装置，所述伺服电机与车轮连接；所述控制器分别与伺服电机、制动卡钳、定位装置相连接；所述加载装置包括配重单元和与配重单元相连接的限位装置，所述配重装置用于对试验车进行重量加载，所述限位装置用于对配重单元在试验车上的位置和高度进行调整。

所述压力传感器与柔性位移计均通过线缆与数据采集仪连接，数据采集仪将数据进行处理分析后通过无线传输装置将数据传输给控制器。

进一步的，所述桥梁支座与所述加筋土桥台模型箱中间，以及桥梁支座与引道加筋土路堤布设有保温板。

进一步的，所述控制器包括远程数据中心和工控机，所述蓄电装置包括电源一和电源二，所述电源一为伺服电机供电；所述电源二为工控机、制动卡钳和定位装置供电。