一种多功能活动挡墙试验装置的制作方法

本发明涉及一种研究土压力分布与挡墙位置关系的试验装置，尤其是一种多功能活动挡墙试验装置。

背景技术：
在基坑工程或边坡工程中，经常会遇到支护结构或挡墙的设计问题。现有的支护结构或挡墙设计理论中土压力的选取都是依据挡墙土压力分布理论（朗肯或库伦理论）计算的。而朗肯或库伦理论的土压力分布和计算所依据的状态是极限状态。大量的实际工程证明，在基坑或边坡支护结构或挡墙结构上土压力的分布及大小与其位移方式及位移量有关。因此，越来越多的学者致力于研究挡墙土压力分布与位移模式以及土压力大小与位移量之间关系。另外，在实际工程中还较多遇见基坑的复杂工况，比如邻近既有建筑基础的情况，这就需要对支护结构变形与临近基础相互作用的关系进行深入研究。但现有试验条件单一，模拟挡墙移动的装置存在主要的问题有：位移方式单一，如大部分只能进行平动位移模式的模拟；对于个别能进行转动位移模式的装置中，由于装置本身结构问题，活动挡墙转动角度很小，不能满足活动挡墙大角度转动模拟实验；主被动土压力研究在同一个模型箱中实现存在困难；不能改变模型箱操作空间进行多种条件下挡墙土压力的模型试验；现有设备存在造价高，功能少的特点。因此，需要研制一种造价低廉，方便好用，精度较高，能够实现多种位移模式及大量程位移量，且可同时考虑主被动土压力及改变模型箱空间的简易移动装置，以便用于研究挡墙土压力分布与位移之间的关系，及多种条件下挡墙土压力分布规律。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种多功能活动挡墙试验装置。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多功能活动挡墙试验装置，包括模型箱和活动挡墙，所述模型箱包括模型箱框架，所述模型箱框架的前端的上部和下部均设置位移控制丝杆机构，模型箱框架前端的中部设置至少一排辅助承载丝杆机构，所述位移控制丝杆机构包括位移控制丝杆、与位移控制丝杆旋设配合的位移控制丝母以及固定在模型箱框架前端且中部具有穿孔的位移控制固定板，所述位移控制丝母通过转轴俯仰转动设置在所述位移控制固定板上，所述穿孔的直径大于位移控制丝杆的直径，所述活动挡墙上与各所述穿孔正对的位置均俯仰转动设置轴承座，所述轴承座中设置用于插接固定对应所述位移控制丝杆的轴承，所述辅助承载丝杆机构包括辅助承载丝杆、与辅助承载丝杆旋设配合的辅助承载丝母，所述辅助承载丝母通过辅助承载固定板固定在模型箱框架前端，所述活动挡墙上与各所述辅助承载丝母正对的位置上均设置用于与辅助承载丝杆活动插接配合的凹槽。优选的，所述位移控制丝杆包括前端的转动把手、中部的螺纹部以及后端的插设部，所述插设部通过轴用卡簧固定在对应的所述轴承中。优选的，所述辅助承载丝杆包括前端的转动把手、中部的螺纹部以及后端的插设部。优选的，所述活动挡墙包括钢制框架、设于所述钢制框架上的木板以及设于所述木板上的PVC板，所述PVC板上设置用于安放土压力盒的安装孔和线槽。优选的，所述活动挡墙的底部设置滚轮，所述模型箱框架的底部设置用于与所述滚轮滚动配合的轨道。优选的，所述模型箱框架左右两侧的中后部均固设侧壁钢板，所述模型箱框架的后端可拆卸设置多块后壁钢板，各后壁钢板拼接形成方便进土出土的出土板。优选的，所述凹槽为球窝状凹槽。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，一种多功能活动挡墙试验装置，通过先调整辅助承载丝杆后调整位移控制丝杆，然后再重复上述步骤的多级交替微调，实现所需的不同位移量以及位移模式的试验，比如活动墙挡墙平动、活动挡墙绕墙底转动以及活动墙绕墙顶转动等，在模型箱框架的前端的上部和下部，由于俯仰转动设置轴承座、俯仰转动设置的位移控制丝母与对应的位移控制丝杆在竖向空间形成四连杆机构，因此转动模式能够实现较大的转动角度，可以满足活动挡墙的大角度转动模拟实验；采用丝杆丝母的配合方式能够实现高精度的位移控制且结构简单造价低廉；由于位移控制丝杆与对应轴承插接固定，能够在辅助承载丝杠推动活动挡墙的时候形成拉力，能够使活动挡墙运动的时候保持平衡，防止倾斜倒塌；该多功能活动挡墙试验装置还能与反力架装置配合进行邻近基础与挡墙位移变形相互作用的试验研究；该多功能活动挡墙试验装置可实现主被动土压力试验，结构简单，成本低廉，功能多样，使用效果好。更进一步的，活动挡墙的底部设置滚轮，模型箱框架的底部设置用于与滚轮滚动配合的轨道，能够在平动或转动活动挡墙的时候降低劳动强度，更易于人员操作。进一步的，模型箱框架左右两侧的中后部均固设侧壁钢板，所述模型箱框架的后端可拆卸设置多块后壁钢板，各后壁钢板拼接形成出土板，侧壁钢板、活动挡墙以及出土板形成一个可调整容量的箱体结构，便于根据需求进行试验，出土板可拆卸设置，能够方便进土和出土。进一步的，凹槽为球窝状凹槽，这样辅助承载丝杆的插设部在凹槽中角度可调整，防止在活动挡墙转动的时候辅助承载丝杠与凹槽槽壁挤压而产生阻碍活动挡墙转动的力矩，同时在活动挡墙转动过程中仍旧能够对活动挡墙施加推力。附图说明图1是本发明实施例中多功能活动挡墙试验装置的主视结构示意图。图2是本发明实施例中多功能活动挡墙试验装置的俯视结构示意图。图3是本发明实施例中多功能活动挡墙试验装置的右视结构示意图。图4是本发明实施例中活动挡墙的结构示意图。图5是本发明实施例中位移控制丝杆机构的结构示意图。图6是本发明实施例中位移控制丝杆与活动挡墙的连接结构示意图。图7是本发明实施例中辅助承载丝杆机构的结构示意图。图8是本发明实施例中辅助承载丝杆与活动挡墙的连接结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。一种多功能活动挡墙试验装置的实施例，如图1～8所示，包括模型箱1和活动挡墙2，模型箱1包括模型箱框架，模型箱框架左右两侧的中后部均固设侧壁钢板104，模型箱框架的后端102通过螺栓（图中未显示）可拆卸设置多块后壁钢板9，各后壁钢板9拼接形成方便进土出土的出土板，各后壁钢板9上还设置把手10，以方便拿取后壁钢板，本实施例中把手为焊接在后壁钢板上的螺栓，模型箱框架的前端101的上部和下部均设置位移控制丝杆机构，本实施例中，模型箱框架的前端101的上部和下部均设置两个位移控制丝杆机构，模型箱框架前端的中部设置至少一排辅助承载丝杆机构，本实施例中为两排，每排设置两个辅助承载丝杆机构，位移控制丝杆机构包括位移控制丝杆3、与位移控制丝杆3旋设配合的位移控制丝母402以及固定在模型箱框架前端且中部具有穿孔的位移控制固定板401，位移控制丝母402通过转轴403俯仰转动设置在位移控制固定板401上，穿孔的直径大于位移控制丝杆3的直径，活动挡墙2上与各穿孔正对的位置均俯仰转动设置轴承座502，轴承座502中设置用于插接固定对应位移控制丝杆3的轴承503，位移控制丝杆3包括前端的转动把手301、中部的螺纹部302以及后端的插设部303，插设部303通过轴用卡簧（图中未显示）固定在对应的轴承503中；辅助承载丝杆机构包括辅助承载丝杆8、与辅助承载丝杆8旋设配合的辅助承载丝母11，辅助承载丝母11通过辅助承载固定板7固定在模型箱框架前端，辅助承载丝杆包括前端的转动把手801、中部的螺纹部802以及后端的插设部803，活动挡墙2上与各辅助承载丝母11正对的位置上均设置用于与辅助承载丝杆8的插设部803活动插接配合的凹槽6，本实施例中凹槽为球窝状凹槽；活动挡墙包括钢制框架201、设于钢制框架201上的木板202以及设于木板202上的PVC板203，PVC板上设置用于安放土压力盒的安装孔和线槽（图中未显示），活动挡墙2的底部设置滚轮204，模型箱框架的底部设置用于与滚轮204滚动配合的轨道103。本实施例的一种多功能活动挡墙试验装置，通过先调整辅助承载丝杆后调整位移控制丝杆，然后再重复上述步骤的多级交替微调，实现所需的不同位移量以及位移模式的试验，比如活动墙挡墙平动、活动挡墙绕墙底转动以及活动墙绕墙顶转动等，由于在所述模型箱框架的前端的上部和下部均设置位移控制丝杆机构，因此转动模式能够实现较大的转动角度；采用丝杆丝母的配合方式能够实现高精度的位移控制且结构简单造价低廉；由于位移控制丝杆与对应轴承插接固定，能够在辅助承载丝杠推动活动挡墙的时候形成拉力，能够使活动挡墙运动的时候保持平衡，防止倾斜倒塌；该多功能活动挡墙试验装置还能与反力架装置配合进行邻近基础与挡墙位移变形相互作用的试验研究；该多功能活动挡墙试验装置可实现主被动土压力试验，结构简单，成本低廉，功能多样，使用效果好。另外，活动挡墙的底部设置滚轮，模型箱框架的底部设置用于与滚轮滚动配合的轨道，能够在平动或转动活动挡墙的时候降低劳动强度，更易于人员操作；模型箱框架左右两侧的中后部均固设侧壁钢板，所述模型箱框架的后端可拆卸设置多块后壁钢板，各后壁钢板拼接形成出土板，侧壁钢板、活动挡墙以及出土板形成一个可调整容量的箱体结构，便于根据需求进行试验，出土板可拆卸设置，能够方便进土和出土，凹槽为球窝状凹槽，这样辅助承载丝杆的插设部在凹槽中角度可调整，防止在活动挡墙转动的时候辅助承载丝杠与凹槽槽壁挤压而产生阻碍活动挡墙转动的力矩，同时在活动挡墙转动过程中仍旧能够对活动挡墙施加推力。需要指出的是，通过在多功能活动挡墙试验装置的外部设置反力架装置，实现竖向荷载的施加，用于模拟复合地基与挡墙位移变化相互作用的模型试验。通过增加反力架装置，不仅可以模拟活动挡墙位移变化及填土宽度与土压力分布的关系，同时可以模拟不同位移方式下邻近复合地基与活动挡墙位移变化的相互作用。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。