一种抗地表变形试验台的构造及其设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗地表变形试验台的构造及其设计方法，所述的抗地表变形试验台主要由反力支承系统、地基围护系统和传动加载系统组成，所述的反力支撑系统包括混凝土底座和钢反力框架，其中钢反力框架由立柱、主次反力梁、纵横边梁、斜向支撑和纵横底梁构成，地基围护系统由侧向挡土梁和柔性挡土布构成，传动加载系统由自动控制的液压千斤顶和压力土盒构成。本抗地表变形试验台具有操作方便、控制高效、改造简便、物理模拟仿真度高、试验类型和对象适应性强的特点，可很好的满足目前结构抗地表变形领域的需求。
【专利说明】一种抗地表变形试验台的构造及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑结构在地表变形作用下的三维立体仿真模拟试验台的结构和设计方法，具体涉及一种抗地表变形试验台的构造及其设计方法。
【背景技术】
[0002]由于地下开采，地下水变化，地下工程修建，巨大地壳运动等很多作用的影响，地表变形区广泛存在，对建筑结构抗地表变形性能的研究尤为迫切。目前已有的平面抗变形试验台，能实现小尺寸平面结构的抗变形试验以及小范围土体的共同作用试验，然而存在以下缺点:①适用范围小:平面试验台无法实现对三维地表变形作用模拟以及针对三维空间结构的抗变形试验；②模拟仿真度较差:由于可围护的地基土体深度和宽度有限，其影响范围和边界条件与实际情况相差较大，另外，底部土体变形的连续性较差，这些均影响模拟的仿真度；③控制性能和操作性能差:底部变形加载为手动加载，不便于操作且不利于加载量的有效控制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种抗地表变形试验台的构造及其设计方法，以解决已有的平面抗变形试验台存在的适用范围小、模拟仿真度较差、控制性能和操作性能差等问题。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种抗地表变形试验台的构造，主要由反力支承系统、地基围护系统和传动加载系统组成，所述的反力支撑系统包括混凝土底座和钢反力框架，其中钢反力框架由立柱、主次反力梁、纵横边梁、斜向支撑和纵横底梁构成，地基围护系统由侧向挡土梁和柔性挡土布构成，传动加载系统由自动控制的液压千斤顶和压力土盒构成，液压千斤顶置于预埋于混凝土底座中的套筒内，压力土盒固定于液压千斤顶上，柔性挡土布平铺于压力土盒上并与之用螺栓相连，同时挡土布侧面与侧向挡土梁用螺栓相连，挡土梁则通过螺栓固定于立柱上，反力支承系统为地基围护系统和传动加载系统提供可靠边界和支承，地基围护系统与传动加载系统相协调以实现地表变形试验的加载，传动加载系统则提供加载动力及其控制。
[0005]所述的纵横底梁形成钢反力框架底座深入混凝土底座与其中的钢筋相连并浇注一体，从而形成加载自平衡体系。
[0006]一种抗地表变形试验台的设计方法，所述的反力支承系统的设计中混凝土底座用于支承底部液压千斤顶，并为试验台提供必要的操作和检修空间，纵横底梁形成钢框架底座深入混凝土底座与其中的钢筋相连并浇注一体，从而形成加载自平衡体系，主要钢构件的连接均采用翼缘或端板开孔的螺栓连接方式，地基土围护系统中挡土梁的高度和截面适应土体地表变形对上部地基的影响范围以及土体侧压力，挡土梁与钢反力框架立柱相连将侧向土压力传递给反力框架，其布置采用槽钢腹板面向土体，翼缘面向立柱的方式，挡土布与下部传动加载系统的压力土盒点连接，其强度和柔性实现对地基土体的可靠支承同时满足地表变形连续性的要求，传动加载系统中液压千斤顶与压力土盒的连接以及压力土盒与挡土布的连接保证底部变形有效传递至地基。
[0007]本发明的有益效果是:本抗地表变形试验台具有操作方便、控制高效、改造简便、物理模拟仿真度高、试验类型和对象适应性强的特点，可很好的满足目前结构抗地表变形领域的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构平面图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0010]如图1和图2所示，一种抗地表变形试验台的构造，主要由反力支承系统、地基围护系统3和传动加载系统组成，所述的反力支撑系统包括混凝土底座5和钢反力框架，其中钢反力框架由立柱2、主次反力梁1、纵横边梁、斜向支撑4和纵横底梁构成，地基围护系统3由侧向挡土梁和柔性挡土布构成，传动加载系统由自动控制的液压千斤顶6和压力土盒构成，液压千斤顶6置于预埋于混凝土底座5中的套筒内，压力土盒固定于液压千斤顶6上，柔性挡土布平铺于压力土盒上并与之用螺栓相连，同时挡土布侧面与侧向挡土梁用螺栓相连，挡土梁则通过螺栓固定于立柱2上，反力支承系统为地基围护系统3和传动加载系统提供可靠边界和支承，地基围护系统3与传动加载系统相协调以实现地表变形试验的加载，传动加载系统则提供加载动力及其控制。纵横底梁形成钢反力框架底座深入混凝土底座5与其中的钢筋相连并浇注一体，从而形成加载自平衡体系。
[0011]一种设计前文所述的一种抗地表变形试验台的方法，所述的反力支承系统的设计中混凝土底座5用于支承底部液压千斤顶6，并为试验台提供必要的操作和检修空间，纵横底梁形成钢框架底座深入混凝土底座5与其中的钢筋相连并浇注一体，从而形成加载自平衡体系，主要钢构件的连接均采用翼缘或端板开孔的螺栓连接方式，地基土围护系统3中挡土梁的高度和截面适应土体地表变形对上部地基的影响范围以及土体侧压力，挡土梁与钢反力框架立柱相连将侧向土压力传递给钢反力框架，其布置采用槽钢腹板面向土体，翼缘面向立柱的方式，挡土布与下部传动加载系统的压力土盒点连接，其强度和柔性实现对地基土体的可靠支承同时满足地表变形连续性的要求，传动加载系统中液压千斤顶6与压力土盒的连接以及压力土盒与挡土布的连接保证底部变形有效传递至地基。
[0012]液压千斤顶6及与之相连的压力土盒置于混凝土底座5上，由液压加载控制台7控制，进行地表变形加载。置于压力土盒上的柔性挡土布用于支承土体并将液压加载的变形传递给土体，并最终专递至地基土中的试件基础。侧向挡土梁则围护土体，将侧向土压力传递至立柱2，可通过调整纵向挡土梁位置分别实现对平面结构和立体结构的地表变形试验。置于地基土体中的试件，其上部的竖向荷载则通过主次反力梁I提供支承反力进行加载，最终由立柱2承担，可根据结构试件的高度调整主次反力梁I位于立柱2的位置。另夕卜，立柱2及纵横边梁为试件提供必要的侧向支撑，避免试件产生倾覆，保证顺利加载和试验安全。
【权利要求】
1.一种抗地表变形试验台的构造，主要由反力支承系统、地基围护系统和传动加载系统组成，其特征在于:所述的反力支撑系统包括混凝土底座和钢反力框架，其中钢反力框架由立柱、主次反力梁、纵横边梁、斜向支撑和纵横底梁构成，地基围护系统由侧向挡土梁和柔性挡土布构成，传动加载系统由自动控制的液压千斤顶和压力土盒构成，液压千斤顶置于预埋于混凝土底座中的套筒内，压力土盒固定于液压千斤顶上，柔性挡土布平铺于压力土盒上并与之用螺栓相连，同时挡土布侧面与侧向挡土梁用螺栓相连，挡土梁则通过螺栓固定于立柱上，反力支承系统为地基围护系统和传动加载系统提供可靠边界和支承，地基围护系统与传动加载系统相协调以实现地表变形试验的加载，传动加载系统则提供加载动力及其控制。
2.根据权利要求1所述的一种抗地表变形试验台的构造，其特征在于:所述的纵横底梁形成钢反力框架底座深入混凝土底座与其中的钢筋相连并浇注一体，从而形成加载自平衡体系。
3.—种抗地表变形试验台的设计方法，其特征在于:所述的反力支承系统的设计中混凝土底座用于支承底部液压千斤顶，并为试验台提供必要的操作和检修空间，纵横底梁形成钢框架底座深入混凝土底座与其中的钢筋相连并浇注一体，从而形成加载自平衡体系，主要钢构件的连接均采用翼缘或端板开孔的螺栓连接方式，地基土围护系统中挡土梁的高度和截面适应土体地表变形对上部地基的影响范围以及土体侧压力，挡土梁与钢反力框架立柱相连将侧向土压力传递给反力框架，其布置采用槽钢腹板面向土体，翼缘面向立柱的方式，挡土布与下部传动加载系统的压力土盒点连接，其强度和柔性实现对地基土体的可靠支承同时满足地表变形连续性的要求，传动加载系统中液压千斤顶与压力土盒的连接以及压力土盒与挡土布的连接保证底部变形有效传递至地基。
【文档编号】G01M99/00GK103837357SQ201410016308
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】夏军武, 谢伟, 窦国涛, 杨风州, 刘丹丹, 曹极昌, 张志雄, 徐兴兴 申请人:中国矿业大学