水平往复荷载下桥台模型的试验系统及试验方法技术方案

本申请公开了水平往复荷载下桥台模型的试验系统及试验方法。该系统包括模型箱，其内腔填充有用以形成地基层和填土层的填料，该内腔设有桥台模型，模拟箱外表面至少部分被构造成透光材质或者敞开形式；桥台模型，铺垫在地基层上；加载机构，用以向桥台模型施加直线荷载；传感器，用以采集地基层的土压力、位移量、应变量中的至少一者；数据采集仪，电连接传感器；图像采集设备，用以拍摄模型箱的内腔。本试验系统可以精确缓慢控制速度，加载过程稳定，可以模拟周期性季节交替变化下桥台后土压力、填土沉降和桥台变形的真实发展情况；配备高精度数据采集设备实时获取试验数据，数据准确可靠；适用范围广，利用率高；拆卸方便，操作简单。操作简单。操作简单。

【技术实现步骤摘要】
水平往复荷载下桥台模型的试验系统及试验方法


[0001]本申请涉及桥梁试验的
，尤其涉及水平往复荷载下桥台模型的试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]截至2021年，在我国已建成公路桥梁96.11万座中，跨径5
‑
40m的中小桥梁占比高达85.2％，因此，中小跨径公路桥梁是推进公路基础设施可持续发展的基本突破点。整体式桥台桥梁取消了传统桥梁中的支座和伸缩装置，在桥身与桥台之间采用了刚性连接，避免了长期运营阶段因设置支座和伸缩装置所引起的相关病害。这类桥梁结构不仅可以提高建设效率，减少长期养护和维修成本，还可以有效提高结构安全性，延长正常使用寿命，具有显著的经济和社会效益。
[0003]然而，由于整体式桥梁的桥身和桥台之间没有设置支座和伸缩装置，在环境温度变化作用下，桥身会沿桥梁纵向不断发生伸缩变形，在与其刚性连接的桥台顶部产生往复水平位移。徐明指出，对于总长60m的混凝土整体式桥梁，如果每年桥身温度波动幅值为45℃，在8m高桥台顶部产生的应变为0.2％。众多学者研究表明，周期性季节交替变化会在整体式桥台顶部产生往复水平位移，引起复杂的土与结构相互作用，导致桥台背后土压力持续增长，并引起填土沉降累积发展，这些问题制约了整体式桥台桥梁技术的发展。因此，亟待研究往复水平位移条件下整体式桥台的土与结构相互作用机理，促进该技术在我国的应用和推广。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供水平往复荷载下桥台模型的试验系统及试验方法，能够可以精确缓慢控制加载速度，并同时配备高精度数据采集设备实时获取精确试验数据。
[0005]第一方面，本申请提供一种水平往复荷载下桥台模型的试验系统，包括：
[0006]模型箱，其内腔填充有用以形成地基层和填土层的填料，所述模拟箱外表面至少部分被构造成透光材质或者敞开形式；
[0007]桥台模型，铺垫在所述地基层上；
[0008]加载机构，用以向所述桥台模型施加直线荷载；
[0009]传感器，用以采集所述地基层的土压力、位移量、应变量中的至少一者；
[0010]数据采集仪，电连接所述传感器；
[0011]图像采集设备，用以拍摄所述模型箱的内腔。
[0012]可选地，所述模拟箱的箱壁开设有排水孔。
[0013]可选地，所述桥台模型包括桥台竖板和设置桥台竖板下端的底板。
[0014]可选地，所述加载机构包括加载架、加载杆、加载板、控制器和驱动件，所述驱动件用以提供动力且固接所述加载杆，所述加载杆固接加载板，所述加载板用以接触桥台模型，所述控制器用以接受用户操作指令并电连接所述驱动件。
[0015]可选地，所述传感器包括土压力计、位移计和应变片。
[0016]可选地，所述加载架、加载杆、加载板的中心位于同一轴线上。
[0017]可选地，所述加载架开设有通孔，所述加载杆在穿过所述该通孔后可可拆卸地安装在所述加载板上。
[0018]可选地，所述模型箱的箱壁至少部分为透明钢化玻璃。
[0019]第二方面，本申请提供一种水平往复荷载下桥台模型的试验方法，使用上述水平往复荷载下桥台模型的试验系统来实施。
[0020]与现有技术相比，通过本申请所构思的以上技术方案，至少具有以下有益效果：
[0021](1)试验系统可以精确缓慢控制速度，加载过程稳定，可以模拟周期性季节交替变化下桥台后土压力、填土沉降和桥台变形的真实发展情况；还可以通过设置不同加载幅值，初始加载方向模拟不同温度变化范围和完工季节；
[0022](2)配备高精度数据采集设备实时获取试验数据，数据准确可靠；
[0023](3)试验系统可选加载模式丰富，自定义参数范围广，可以通过编写代码实现更多目前尚未内置的功能，可用于多种岩土工程结构，如路堤、边坡、挡墙、桥台、桩基、隧道的静、动力模型试验，适用范围广，利用率高；
[0024](4)配备可拆卸的竖向或水平加载架；通过不同的安装位置和连接方式可以实现竖向或其他方向加载；
[0025](5)模型箱内部尺寸为长3.2m
×
宽1.0m
×
高2.0m，可开展大型缩尺模型试验，可大幅度降低模型试验的尺寸效应和边界效应；
[0026](6)模型箱正面为透明钢化玻璃，既能满足模型试验边界要求，又能对模型主体在试验过程中的土体发展过程实时观察监测；
[0027](7)采用电力加载系统，重量小、体积小、仅需通过安装搭接框架直接固定于试验模型箱，拆卸方便，操作简单。
附图说明
[0028]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0029]图1为本申请实施例所公开的试验系统的结构示意图。
[0030]其中，图中元件标识如下：
[0031]1‑
模型箱；11
‑
透明钢化玻璃；12
‑
排水孔；3
‑
桥台模型；4
‑
加载机构；41
‑
加载架；42
‑
加载杆；43
‑
加载板；44
‑
控制器；45
‑
驱动件；5
‑
传感器；51
‑
土压力计；52
‑
位移计；53
‑
应变片；6
‑
数据采集仪；7
‑
图像采集设备；8
‑
材料平台。
具体实施方式
[0032]下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能
理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0035]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平往复荷载下桥台模型的试验系统，其特征在于，包括：模型箱，其内腔填充有用以形成地基层和填土层的填料，所述模拟箱外表面至少部分被构造成透光材质或者敞开形式；桥台模型，铺垫在所述地基层上；加载机构，用以向所述桥台模型施加直线荷载；传感器，用以采集所述地基层的土压力、位移量、应变量中的至少一者；数据采集仪，电连接所述传感器；图像采集设备，用以拍摄所述模型箱的内腔。2.根据权利要求1所述水平往复荷载下桥台模型的试验系统，其特征在于，所述模拟箱的箱壁开设有排水孔。3.根据权利要求1所述水平往复荷载下桥台模型的试验系统，其特征在于，所述桥台模型包括桥台竖板和设置桥台竖板下端的底板。4.根据权利要求1所述水平往复荷载下桥台模型的试验系统，其特征在于，所述加载机构包括加载架、加载杆、加载板、控制器和驱动件，所述驱动件用以提供动力且固接所述加载杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑烨炜，汪美慧，张军，郭文灏，贾亚飞，邓嘉隆，王吉鹏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：