一种水平滑移型土拱效应试验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水平滑移型土拱效应试验装置及其使用方法，包括试验箱和升降装置，试验箱底设置结构单元板和非结构单元板；升降装置包括升降动力装置、顶管平台板、顶管；顶管平台板由升降动力装置升起或降落；顶管可以在顶管平台板的滑槽滑动。上述装置的使用方法包括：调整顶管的位置，升起顶管以固定结构单元板，逐渐降低结构单元板模拟实际工况。采用本发明专利技术的装置和使用方法，在对比不同位置的涵洞时土拱效应试验时，具有省时省力经济、结果精确等效果。

Horizontal sliding type soil arch effect test device and its using method

The invention relates to a horizontal slide type soil arch effect test device and method of use thereof, comprising a testing box and a lifting device, the test set structure unit board and non structural unit plate; the lifting device comprises a lifting power device, plate, pipe jacking pipe jacking pipe jacking platform; platform plate is lifted by the lifting power device; pipe jacking in chute sliding plate jacking platform. The use of the device includes adjusting the position of the pipe jacking, lifting the pipe jacking to fix the structural unit board, and gradually reducing the structural unit board to simulate the actual working condition. By adopting the device and the method of use, the effect of time saving, labor saving, economy and accurate result is achieved when the soil arching effect is compared with the culvert at different positions.

【技术实现步骤摘要】
一种水平滑移型土拱效应试验装置及其使用方法
本专利技术涉及水利工程试验设备领域，具体涉及一种水平滑移型土拱效应试验装置及其使用方法。
技术介绍
土拱效应是自然界最普遍的一种现象，其在水利工程、建筑工程等均是需要考虑的因素，由于土拱效应的存在，结构物的土压力分布会受到显著的影响。近年来，越来越多的考虑土拱效应的计算方法被提出来。但是相关的试验进展较为缓慢，尤其是多涵洞条件下土拱效应试验更为缺乏，究其原因，在于试验研究装置的发展偏慢。对于涵洞而言，一般的研究仅仅限于涵洞在开挖回填面中间部位的研究，而对于涵洞中轴线处于距离回填面左侧边部为开挖面总宽度的1/5、1/4、1/3等位置的影响还没有研究。而按照现有的试验设备，如果要进行对比试验，每做一次试验，试验装置基本需要重新设计、制作，试验装置的通用性不足，每次试验的费用较高。这一因素直接制约了试验效率，进一步制约了人们对土拱效应的认识。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水平滑移型土拱效应试验装置及其使用方法，该装置用于研究涵洞在不同位置处的主动拱效应。为实现上述专利技术目的，本专利技术专利所采用的技术方案是：一种水平滑移型土拱效应试验装置，包括试验箱(4)和升降装置(6)；所述试验箱(4)的底部设置结构单元板(5-4)与非结构单元板(5-3)；结构单元板(5-4)能够上下活动，用于模拟涵洞，非结构单元板(5-3)固定设置，用于模拟填土基础；所述升降装置(6)包括升降动力装置(6-1)、顶管平台板(6-2)、顶管(6-3)、顶管移动支架(6-5)；所述顶管平台板(6-2)由升降动力装置(6-1)升起或降落，顶管平台板(6-2)上方为顶管移动支架(6-5)，顶管(6-3)设置在顶管移动支架(6-5)上；所述顶管平台板(6-2)上方设置滑动槽(6-7)，顶管移动支架(6-5)自下而成分为：滑动构件(6-5-2)、滑动移动板(6-5-1)，顶管安装件(6-5-3)；顶管(6-3)安装在滑动移动支架顶管安装件(6-5-3)上；滑动构件(6-5-2)能够在顶管平台板(6-2)上方的滑动槽(6-7)中运动；所述结构单元板(5-4)正下方对应顶管(6-3)。进一步，在顶管平台板(6-2)上设置水平推拉装置(6-4)，水平推拉装置(6-4)用于推拉顶管移动支架(6-5)在滑动槽(6-7)中运动，所述水平推拉装置(6-4)包括：水平推拉动力装置(6-4-1)、推拉轴、推拉端板(6-4-2)、以及螺栓(6-4-3)，水平推拉动力装置(6-4-1)外端固接有推拉轴，推拉轴外端固接有推拉端板(6-4-2)，在推拉端板(6-4-2)贯穿有螺纹孔；滑动移动板(6-5-1)的侧面设置螺纹孔，螺栓(6-4-3)穿过推拉端板(6-4-2)的螺纹孔与滑动移动板(6-5-1)的侧面螺纹孔连接在一起，在推拉端板一侧设置有螺帽，以便将推拉端板(6-4-2)和滑动移动板(6-5-1)固定在一起。进一步，所述水平推拉装置(6-4)设置在顶管移动支架(6-5)的两侧。进一步，在机架上设置有红外线发射器和红外线传感器，红外线发射器和红外线传感器的方向与滑动槽的方向垂直，红外线发射器和红外线传感器处于同一高度，其高度处于滑动移动板(6-5-1)与顶管(6-3)所在的水平面内；当红外线传感器收到红外器发射器的信号时，水平推拉装置(6-4)推动推拉顶管移动支架(6-5)移动；当顶管(6-3)挡住红外器发射器信号时，水平推拉装置(6-4)停止运动。进一步，所述滑动槽(6-7)的数量为两条以上，其形状为状；滑动构件(6-5-2)形状为状，滑动移动支架(6-5-3)插入滑动槽(6-7)时需要采用侧向插入的方式来放置；所述滑动构件(6-5-2)、滑动移动板(6-5-1)、顶管安装件(6-5-3)一体成型；所述顶管(6-3)与顶管安装件(6-5-3)采用螺纹连接。进一步，试验箱(4)固定在机架的承重平台(3)上，所述机架包括上横梁(1-1)、下横梁(1-4)、平台横梁(1-2)、立柱(2)、纵梁(1-3)、平台横梁(1-4)和纵梁(1-3)上设置承重平台(3)，所示试验箱(4)固定在承重平台(3)上；上横梁(1-1)，下横梁(1-4)的位置处分别设置纵梁(1-3)以形成机架框架；试验箱(4)包括箱体主架(4-1)和四周的有机玻璃(4-2)，主架(4-1)包括上层横梁和下层横梁以及四根立柱，在下层横梁、四根立柱上设置玻璃插槽，有机玻璃(4-2)通过插槽按照在箱体主架(4-1)上，上层横梁下表面设置有插槽，进一步固定有机玻璃(4-2)；有机玻璃背板上绘制有刻度网格。进一步，所述试验箱(4)的四周设置有挡板，与结构单元板相接触的非结构单元板的侧边也设置有挡板(7)。进一步，在试验箱(4)上方还设有加载系统和箱体内部填料位移监测系统；加载系统包括与上横梁(1-1)相连接的千斤顶，以及与千斤顶下部相互连接的测力装置，测力装置采用测力环，测力环下部与试验箱(4)上方的加载板连接；或者加载系统为激振器；箱体内部填料位移监测系统包括：在试验箱短边方向前侧设置有数码照相机，和/或在试验箱体长边方向相对应的两侧设置的数码照相机或CT扫描机。进一步，所述的每个升降装置(6)，以及水平推拉装置(6-4)，以及红外线发射器与红外线传感器均与PLC连接，通过PLC来控制升降装置中的升降动力装置(6-1)的运动，以及水平推拉动力装置(6-4-1)。一种水平滑移型土拱效应试验装置的使用方法，试验步骤包括如下步骤：(1)安装顶管：将顶管移动支架(6-5)从顶管平台板(6-2)的侧面插入到滑动槽(6-7)中，然后在顶管平台板(6-2)上固定安装水平推拉动力装置(6-4-1)，然后启动水平推拉动力装置(6-4-1)，使得水平推拉动力装置(6-4-1)固定的推拉端板(6-4-2)接触到顶管移动支架(6-5)中的滑动移动板(6-5-1)，推拉端板(6-4-2)上的螺栓孔与滑动移动板(6-5-1)的螺栓孔对齐，将螺栓插入到螺栓孔中，安装螺母将推拉端板(6-4-2)与滑动移动板(6-5-1)固定在一起；在滑动移动板(6-5-1)上方设置的顶管安装件(6-5-3)上，将顶管(6-3)安装到顶管安装件(6-5-3)上；(2)调节顶管的位置：在机架上的两边设置有红外线发射器和红外线传感器，红外线发射器和红外线传感器的方向与滑动槽的方向垂直，红外线发射器和红外线传感器处于同一高度，其高度处于滑动移动板(6-5-1)与顶管(6-3)所在的水平面内；当红外线传感器收到红外器发射器的信号时，水平推拉装置(6-4)推动推拉顶管移动支架(6-5)移动；当顶管(6-3)挡住红外器发射器信号时，水平推拉装置(6-4)停止运动；启动红外线发射器和红外线传感器，水平推拉装置(6-4)在PLC的控制下，推动顶管移动支架(6-5)到预设位置，使得顶管(6-3)正好在结构单元板(5-4)的下方；(3)将非结构单元板(5-3)安装在试验箱上，将结构单元板(5-4)底部设置的插孔插入到顶管(6-3)上；通过PLC控制升降装置(6)，升起顶管(6-3)使得结构单元板(5-4)的上表面高度到达预设高度；(4)制备土样，试验箱内填筑土体：制备三种颜色：黄、绿、红的土体，采用水洗色浆将土样染色，将其放置在烘箱2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：包括试验箱（4）和升降装置（6）；所述试验箱（4）的底部设置结构单元板（5‑4）与非结构单元板（5‑3）；结构单元板（5‑4）能够上下活动，用于模拟涵洞，非结构单元板（5‑3）固定设置，用于模拟填土基础；所述升降装置（6）包括升降动力装置（6‑1）、顶管平台板（6‑2）、顶管（6‑3）、顶管移动支架（6‑5）；所述顶管平台板（6‑2）由升降动力装置（6‑1）升起或降落，顶管平台板（6‑2）上方为顶管移动支架（6‑5），顶管（6‑3）设置在顶管移动支架（6‑5）上；所述顶管平台板（6‑2）上方设置滑动槽（6‑7），顶管移动支架（6‑5）自下而成分为：滑动构件（6‑5‑2）、滑动移动板（6‑5‑1），顶管安装件（6‑5‑3）；顶管（6‑3）安装在滑动移动支架顶管安装件（6‑5‑3）上；滑动构件（6‑5‑2）能够在顶管平台板（6‑2）上方的滑动槽（6‑7）中运动；升降装置（6）中的顶管能够带动结构单元单元板（5‑4）上下运动。

【技术特征摘要】
1.一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：包括试验箱（4）和升降装置（6）；所述试验箱（4）的底部设置结构单元板（5-4）与非结构单元板（5-3）；结构单元板（5-4）能够上下活动，用于模拟涵洞，非结构单元板（5-3）固定设置，用于模拟填土基础；所述升降装置（6）包括升降动力装置（6-1）、顶管平台板（6-2）、顶管（6-3）、顶管移动支架（6-5）；所述顶管平台板（6-2）由升降动力装置（6-1）升起或降落，顶管平台板（6-2）上方为顶管移动支架（6-5），顶管（6-3）设置在顶管移动支架（6-5）上；所述顶管平台板（6-2）上方设置滑动槽（6-7），顶管移动支架（6-5）自下而成分为：滑动构件（6-5-2）、滑动移动板（6-5-1），顶管安装件（6-5-3）；顶管（6-3）安装在滑动移动支架顶管安装件（6-5-3）上；滑动构件（6-5-2）能够在顶管平台板（6-2）上方的滑动槽（6-7）中运动；升降装置（6）中的顶管能够带动结构单元单元板（5-4）上下运动。2.根据权利要求1所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：在顶管平台板（6-2）上设置水平推拉装置（6-4），水平推拉装置（6-4）用于推拉顶管移动支架（6-5）在滑动槽（6-7）中运动，所述水平推拉装置（6-4）包括：水平推拉动力装置（6-4-1）、推拉轴、推拉端板（6-4-2）、以及螺栓（6-4-3），水平推拉动力装置（6-4-1）外端固接有推拉轴，推拉轴外端固接有推拉端板（6-4-2），在推拉端板（6-4-2）贯穿有螺纹孔；滑动移动板（6-5-1）的侧面设置螺纹孔，螺栓（6-4-3）穿过推拉端板（6-4-2）的螺纹孔与滑动移动板（6-5-1）的侧面螺纹孔连接在一起，在推拉端板一侧设置有螺帽，以便将推拉端板（6-4-2）和滑动移动板（6-5-1）固定在一起。3.根据权利要求2所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：所述水平推拉装置（6-4）设置在顶管移动支架（6-5）的两侧。4.根据权利要求3所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：在机架上设置有红外线发射器和红外线传感器，红外线发射器和红外线传感器的方向与滑动槽的方向垂直，红外线发射器和红外线传感器处于同一高度，其高度处于滑动移动板（6-5-1）与顶管（6-3）所在的水平面内；当红外线传感器收到红外器发射器的信号时，水平推拉装置（6-4）推动推拉顶管移动支架（6-5）移动；当顶管（6-3）挡住红外器发射器信号时，水平推拉装置（6-4）停止运动。5.根据权利要求2-4任一项所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：所述滑动槽（6-7）的数量为两条以上；滑动移动支架（6-5-3）插入滑动槽（6-7）时需要采用侧向插入的方式来放置；所述滑动构件（6-5-2）、滑动移动板（6-5-1）、顶管安装件（6-5-3）一体成型；所述顶管（6-3）与顶管安装件（6-5-3）采用螺纹连接。6.根据权利要求1所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：试验箱（4）固定在机架的承重平台（3）上，所述机架包括上横梁（1-1）、下横梁（1-4）、平台横梁（1-2）、立柱（2）、纵梁（1-3）、平台横梁（1-4）和纵梁（1-3）上设置承重平台（3），所示试验箱（4）固定在承重平台（3）上；上横梁（1-1），下横梁（1-4）的位置处分别设置纵梁（1-3）以形成机架框架；试验箱（4）包括箱体主架（4-1）和四周的有机玻璃（4-2），主架（4-1）包括上层横梁和下层横梁以及四根立柱，在下层横梁、四根立柱上设置玻璃插槽，有机玻璃（4-2）通过插槽按照在箱体主架（4-1）上，上层横梁下表面设置有插槽，进一步固定有机玻璃（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华，
申请(专利权)人：刘华，
类型：发明
国别省市：安徽,34