专利名称：土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备的制作方法
技术领域：
土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备技术领域[0001]本实用新型涉及一种土工离心模型试验设备，尤其涉及一种土工离心模型试验的模型沉降控制设备。
背景技术：
[0002]铁路和公路路基是一种带状结构物，当路基横穿沟谷以及路提的地基存在局部软弱或岩溶、洞穴时，路基容易产生弯沉式沉降，导致轨面的不平顺和路面的不平整，致使车辆高速通过时引起剧烈振动，影响乘坐的舒适性和行车的平稳性，严重时甚至危及行车安全。路基的这种弯沉式沉降主要是由地基的局部沉陷引起的，通过试验研究地基的弯沉式不均勻变形、沉降在路提填土中的传递规律及引起的路基面不均勻沉降特性，对掌握铁路和公路工程中路基结构的不均勻沉降控制技术具有重要理论意义及工程应用价值。[0003]土工离心模型试验作为一种可再现原型结构特性的试验方法，已在土力学和岩土工程中的各个领域得到广泛应用。目前，土工离心模型试验中的地基弯沉式沉降常用的模拟方法是首先在模型箱底填筑不同强度的模型地基，然后将模型路提放置在模型地基上， 通过对模型箱内的模型施加离心力，引起模型地基产生弯沉式变形，进而引起模型路提填土的不均勻变形及路基面的不均勻沉降。由于不同强度的模型地基局部差异变形可控性较差，不能准确地掌握地基的弯沉式变形对路提填土的不均勻变形及路基面的不均勻沉降的影响规律。实用新型内容[0004]本实用新型的目的是提供一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，该设备操作简单方便，能够在离心机运转状态下实现模型弯沉式沉降的实时精确控制，从而更好的分析地基弯沉式不均勻变形在路提填土中的传递、扩散规律以及对路基面不均勻沉降特性的影响，为完善铁路与公路工程中路基结构的不均勻沉降控制技术提供更准确、更可靠的试验依据。[0005]本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，其组成为[0006]模型箱箱底的左侧固定有两列左支撑墩，两列左支撑墩上支撑有左不动板；箱底的右侧固定有两列右支撑墩，该两列右支撑墩上支撑有右不动板；[0007]箱底的中间固定有一列升降机，左倾斜板的右端搭接在升降机的法兰盘上，左端搭接在与升降机相邻的左支撑墩上；右倾斜板的左端搭接在升降机的法兰盘上，右端搭接在与升降机相邻的右支撑墩上；[0008]所述的左不动板、右不动板、左倾斜板和右倾斜板上填筑路提模型；升降机通过安装于模型箱箱底的转向箱与步进伺服电机相连，步进伺服电机与土工离心机的外部控制系统电连接。[0009]本实用新型的工作过程和原理是试验前通过步进伺服电机带动升降机升降使左、右倾斜板和左、右不动板齐平位于同一水平位置；将路提模型填筑在左、右倾斜板和左、 右不动板上；当土工离心机运转达到试验要求时，在外部控制系统控制下，步进伺服电机带动升降机上的法兰盘升降，左倾斜板的右端、右倾斜板的左端随法兰盘升降，另一端则绕相应的左、右支撑墩转动，从而使左、右倾斜板产生“八”字形或倒“八”字形的弯沉式沉降，以模拟地基的弯沉式变形。同时，对路提模型的纵截面变形及表面位移进行测试，即可得出地基的弯沉式变形对路提模型不均勻沉降变形的影响。[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是[0011]一、在离心机运转状态下，通过控制步进伺服电机驱动升降机带动左、右倾斜板绕左、右支撑墩转动，实现模型弯沉式沉降的实时精确控制，沉降的控制精度可达微米级，从而可对地基弯沉式沉降在路提填土中的传递、扩散特征以及引起的路基面不均勻沉降进行准确模拟，为深入分析铁路与公路工程中路基结构的不均勻沉降控制技术提供了全面精细的试验数据。[0012]二、在离心机运转状态下，通过外部控制系统对步进伺服电机进行控制，可使倾斜板产生分级定量的倾斜变形，从而模拟模型地基的弯沉式沉降。实现了模型地基弯沉式沉降逐步发展的全过程模拟。试验操作简单方便、用时短、效率高。[0013]三、该模型弯沉式沉降控制设备为机电结构，不包括液压和气压器件，避免了漏油、漏气现象的发生，且具有结构紧凑，占用空间小，可靠性高，使用维护简单方便的特点。[0014]上述的升降机通过转向箱与步进伺服电机相连的具体结构是步进伺服电机的输出轴与转向箱的输入轴相连，转向箱的输出轴与升降机的输入轴相连。[0015]这样，由步进伺服电机通过转向箱同时驱动一列的多台升降机，可实现各升降机的精确同步沉降，进一步提高了模型弯沉式沉降控制的精确度和可靠性。[0016]上述的升降机为梯形丝杆型蜗轮丝杆升降机。[0017]梯形丝杆型蜗轮丝杆升降机的梯形丝杆具有自锁功能，能更好地保证倾斜板沉降位置的精确定位。[0018]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的详细说明。
[0019]图1是本实用新型实施例的倾斜板和不动板齐平时的剖视结构示意图。[0020]图2是图1的A-A剖视图。[0021]图3是本实用新型实施例的倾斜板发生沉降的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0022]实施例[0023]图1 3示出，本实用新型的一种具体实施方式
为，一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，其组成为[0024]模型箱100箱底101的左侧固定有两列左支撑墩301、302，两列左支撑墩301、302 上支撑有左不动板201 ；箱底101的右侧固定有两列右支撑墩303、304，该两列右支撑墩 303,304上支撑有右不动板202 ；[0025]箱底101的中间固定有一列升降机400，左倾斜板203的右端搭接在升降机400的法兰盘上，左端搭接在与升降机400相邻的左支撑墩302上；右倾斜板204的左端搭接在升降机400的法兰盘上，右端搭接在与升降机400相邻的右支撑墩303上；[0026]所述的左不动板201、右不动板202、左倾斜板203和右倾斜板204上填筑路提模型700 ；升降机400通过安装于模型箱100箱底101的转向箱600与步进伺服电机500相连，步进伺服电机500与土工离心机的外部控制系统电连接。[0027]图2及图1、图3示出，本实施例的升降机400通过转向箱600与步进伺服电机500 相连的具体结构是步进伺服电机500的输出轴与转向箱600的输入轴相连，转向箱600的输出轴与升降机400的输入轴相连。[0028]本实施例的升降机400为梯形丝杆型蜗轮丝杆升降机。[0029]图1 3示出，本实施例的工作过程和原理是试验前通过步进伺服电机500带动升降机400升降使左、右倾斜板203、204和左、右不动板201、202齐平位于同一水平位置； 将路提700模型填筑在左、右倾斜板203、204和左、右不动板201、202上；当土工离心机运转达到试验要求时，在外部控制系统控制下，步进伺服电机500带动升降机400上的法兰盘升降，左倾斜板203的右端、右倾斜板204的左端随法兰盘升降，左、右倾斜板203、204的另一端绕相应的左、右支撑墩302、303转动，从而在左、右不动板201、202之间的部位产生八” 字形或倒“八”字形的弯沉式沉降，以模拟地基的弯沉式变形。同时，对路提模型的纵截面变形及表面位移进行测试，即可得出地基的弯沉式变形对路提模型不均勻沉降变形的影响。
权利要求1.一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，其组成为模型箱(100)箱底(101)的左侧固定有两列左支撑墩(301、302)，两列左支撑墩(301、 302)上支撑有左不动板O01)；箱底(101)的右侧固定有两列右支撑墩(303、304)，该两列右支撑墩(303、304)上支撑有右不动板O02)；箱底(101)的中间固定有一列升降机G00)，左倾斜板Q03)的右端搭接在升降机 (400)的法兰盘上，左端搭接在与升降机(400)相邻的左支撑墩(30 上；右倾斜板(204) 的左端搭接在升降机(400)的法兰盘上，右端搭接在与升降机(400)相邻的右支撑墩(303) 上；所述的左不动板001)、右不动板002)、左倾斜板(20 和右倾斜板(204)上填筑路提模型(700)；升降机(400)通过安装于模型箱(100)箱底(101)的转向箱(600)与步进伺服电机(500)相连，步进伺服电机(500)与土工离心机的外部控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，其特征在于，所述的升降机(400)通过转向箱(600)与步进伺服电机(500)相连的具体结构是步进伺服电机(500)的输出轴与转向箱(600)的输入轴相连，转向箱(600)的输出轴与升降机 (400)的输入轴相连。
3.根据权利要求1所述的一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，其特征在于所述的升降机(400)为梯形丝杆型蜗轮丝杆升降机。
专利摘要一种土工离心机试验的模型弯沉式沉降控制设备，其组成为在模型箱箱底的左右侧分别固定两列左、右支撑墩，两列左、右支撑墩上分别支撑有左、右不动板；箱底的中间固定有一列升降机，左右倾斜板的靠中端对齐搭接在升降机的法兰盘上，另一端分别搭接在与升降机相邻的两侧支撑墩上，在不动板及倾斜板上填筑路堤模型；升降机通过安装于箱底的转向箱与步进伺服电机相连，步进伺服电机与土工离心机外部控制系统电连接。该设备能在离心机运转状态下实现模型弯沉式沉降的实时精确控制，从而掌握地基弯沉式不均匀变形在路堤填土中的传递、扩散规律以及对路基面沉降特性的影响，为完善铁路与公路工程中路基结构的不均匀沉降控制提供可靠的试验依据。
文档编号G01N3/02GK202275020SQ20112036244
公开日2012年6月13日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者万小全, 冉涛, 刘刚, 张立祥, 张良, 杨广伟, 罗强, 陈坚, 陈虎, 魏永权 申请人:西南交通大学