一种便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置，该装置包括模型箱、模型板、可伸缩式支撑杆件、支撑垫片、竖向支架和横向支架，所述的模型板包括一号板、二号板和三号板，所述的一号板、二号板和三号板都竖直设置，并通过模型箱前后内壁固定，所述的支撑垫片通过螺栓固定在模型板上，所述的可伸缩式支撑杆件架设在支撑垫片上。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有对基坑开挖过程中各项特性进行全面研究的功能，可以方便测得基坑开挖各个阶段的围护结构和支撑系统受力和变形模式等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模型试验装置，尤其是涉及一种便于模拟基坑开挖支撑架设 的模型试验装置。
技术介绍
随着城市建设的快速发展，地下空间利用越来越得到重视，大规模基坑开挖问题 近年来在工程实践中也屡见不鲜，如何对基坑开挖过程中围护结构承载变形性状进行分 析，已成为土木工程建设领域亟待解决的难点问题。然而，目前国内外还缺乏实用有效的分 析方法，对此类问题的分析通常是依靠工程经验估算，具有很大的盲目性。为弥补理论分析的局限性，对于重要工程，需要结合模型试验进行分析，其中的关 键技术是如何模拟基坑开挖中微型支撑系统的架设，特别是有多道支撑时，微型支撑系统 的架设是试验中的一个难点问题。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种对基坑开 挖过程中各项特性进行研究，可以方便测得基坑开挖各阶段围护结构和支撑系统的受力和 变形模式，便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种便于模拟基坑开挖支撑 架设的模型试验装置，其特征在于，该装置包括模型箱、模型板、可伸缩式支撑杆件、支撑垫 片、竖向支架和横向支架，所述的模型板包括一号板、二号板和三号板，所述的一号板、二号 板和三号板都竖直设置，并通过模型箱前后内壁固定，所述的支撑垫片通过螺栓固定在模 型板上，所述的可伸缩式支撑杆件架设在支撑垫片上。所述的支撑垫片上设有支撑卡口，所述的可伸缩式支撑杆件设置在支撑卡口内。所述的可伸缩式支撑杆件通过第一棒杆和第二棒杆组合而成，其中第一棒杆内侧 设有螺纹，第二棒杆外侧设有螺纹，所述的第一棒杆和第二棒杆之间通过螺纹螺接，并可通 过螺纹调节可伸缩式支撑杆件的长度，使可伸缩式支撑杆件的两端卡在支撑垫片上的支撑 卡口内，并与两侧模型板顶紧。所述的模型箱的左右两侧和后侧为钢板，前侧为钢化玻璃。所述的模型板为铝制板。与现有技术相比，本技术解决了已有试验装置在模拟基坑开挖时微型支撑系 统架设的难点问题，较为便捷地实现了基坑开挖过程的模拟，突破了现有试验装置对基坑 开挖特别是微型支撑架设的限制，能够方便有效的对基坑开挖过程中各项特性进行研究， 并能够得到基坑开挖各阶段围护结构和支撑系统的受力和变形模式。附图说明图1为本技术一种便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置的正视3图2为本技术一种便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置的俯视图；图3为一号板板面设计图；图4为二号板相对于一号板的板面设计图；图5为二号板相对于三号板的板面以及三号板板面的设计图；图6为支撑垫片设计图；图7为可伸缩式支撑杆件设计图。其中，1为铝质模型板，11为一号板、12为二号板、13为三号板、2为可伸缩式支撑 杆件、21为第一棒杆、22为第二棒杆、3为模型箱、4为钢化玻璃、5为支撑垫片、51为支撑卡 口、6为垫片固定螺栓。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例如图1-7所示，一种便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置，该装置包括模 型箱3、模型板1、可伸缩式支撑杆件2、支撑垫片5、竖向支架和横向支架，模型板1包括一 号板11、二号板12和三号板13，一号板11、二号板12和三号板13都竖直设置，并通过模型 箱3前后内壁固定，支撑垫片5通过螺栓固定在模型板1上，可伸缩式支撑杆件2架设在支 撑垫片5上。支撑垫片5上设有支撑卡口 51，可伸缩式支撑杆件2设置在支撑卡口 51内。 可伸缩式支撑杆件2通过第一棒杆21和第二棒杆22组合而成，其中第一棒杆21内侧设有 螺纹，第二棒杆22外侧设有螺纹，第一棒杆21和第二棒杆22之间通过螺纹螺接，并可通过 螺纹调节可伸缩式支撑杆件2的长度，使可伸缩式支撑杆件2的两端卡在支撑垫片5上的 支撑卡口 51内，并与两侧模型板1顶紧。模型箱3的左右两侧和后侧为钢板，前侧为钢化 玻璃4，方便观察土体的内部位移。模型板1为铝制板。铝质模型板1根据试验方案确定的相对位置安放在模型箱3中，其中，板之间的宽 度为模拟基坑的宽度，板高模拟基坑开挖深度。在铝质模型板1尚未安放在模型箱3时，支 撑垫片5由垫片固定螺栓6固定在模型板1上，具体位置应根据支撑的布置确定。在确定 可伸缩式支撑杆件2长度时，应保证支撑的最小长度应小于基坑的最小宽度，支撑的最大 长度应大于基坑的最大宽度。保证支撑架设之前有足够的空间放置于垫片的卡口中，架设 之后有足够的支撑反力顶住模型板1。模型箱3长为900mm，高为700mm，宽为550mm，前面为钢化玻璃4，厚度为50mm，便 于观测土体内部位移，其余三面为钢板，钢板厚度为25mm，铝质模型板1长为550mm，厚度为 7. 7mm, 一号板11的高度为400mm，二、三号板13的高度为500mm。可伸缩式支撑杆件2直径 为13mm，根据基坑宽度确定长度分别为160mm和200mm的两种规格。支撑分两部分为伸缩 式铝棒和固定螺母。铝棒平分为两段，其中一段的一端凸起40mm，直径为7mm;另一段的一 端掏空40mm，直径为7mm。两段通过螺纹连接并达到调节支撑长度的目的。支撑垫片5长 度为415mm，厚度为3mm，高为9. 5mm。卡口的尺寸为13mmX 6. 5mm，长边为水平方向。最外 侧卡口边到垫片边的距离为21mm，基坑最后一道垫片上卡口的净距为47mm，其余垫片卡口 净距为107mm。这样，最后一道垫片上有7个卡口，其余垫片上有4个卡口。垫片左右侧到 模型板1板边的距离为67. 5mm，第一道垫片到模型板1顶边的距离为12. 5mm，第二道至第五道相互之间的净距分别为41. 5mm,38. 5mm、35. 5mm、33. 5mm。二、三号板13第六道垫片与 第五道支撑之间的净距为26. 5mm。垫片上的两侧垫片固定螺栓6到垫片边缘距离为10mm， 第一道至第四道相邻螺栓间距为97. 5mm，第五道和第六道中间四个相邻螺栓间距为60mm， 其余间距为107. 5mm。本装置的工作过程在模型箱3中装填试验用土体，土体中埋置试验铝质模型板 1，可以进行基坑开挖模型试验，在一定的试验环境条件下，例如离心场，将土体开挖到第一 道垫片标高，将卡口内残留土体清理干净，调节可伸缩式支撑杆件2长度，使其长度稍短于 基坑宽度，将支撑架设于卡口上，调节长度使其能够顶住模型板1，并拧紧固定螺母，防止试 验过程中长度变化。先开挖二、三号板13之间的大基坑，开挖至设计底面标高后，再开挖 一、二号板12之间的小基坑至坑底标高。通过一步一步的开挖和架设支撑模拟实际工程开 挖的过程。在开挖过程中应测量有关数据，分析基坑开挖过程地下连续墙的变形和内力变 化特征。本技术涉及一种模拟深基坑开挖与支撑过程的模型试验系统，该试验系统包 括模型箱3、支撑垫片5、模型板1、可伸缩式支撑杆件2，试验时首先将支撑垫片5固定在模 型板1上，按照原型的相对位置把模型板1安放在模型箱3内。在模型试验时，按照预定的 试验方案开挖土体至预定标高，将可伸缩式支撑杆件2固定在支撑垫片5上，旋转支撑杆件 中间的可伸缩式螺纹，使其顶紧两侧的模型板1，从而实现了支撑系统的有效模拟。本技术解决了已有试验装置在模拟基坑开挖时微型支撑系统架设的难点问 题，较为便捷地实现了基坑开挖过程的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种便于模拟基坑开挖支撑架设的模型试验装置，其特征在于，该装置包括模型箱、模型板、可伸缩式支撑杆件、支撑垫片、竖向支架和横向支架，所述的模型板包括一号板、二号板和三号板，所述的一号板、二号板和三号板都竖直设置，并通过模型箱前后内壁固定，所述的支撑垫片通过螺栓固定在模型板上，所述的可伸缩式支撑杆件架设在支撑垫片上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚峰，宋著，梁发云，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：实用新型
国别省市：31