可调式路基减震沟试验装置

1.本实用新型涉及一种可调式路基减震沟试验装置，属于道路工程施工技术领域。


背景技术：

2.21世纪以来，我国公路的建设规模与建设速度发展迅速，截止2019年底，我国公路达到了501.25万公里，在世界排行第一。随着我国经济的发展，各行业对交通运输需求不断增大，而在人员密集地区，公路网密集且局部饱和，交通管理、规划相关部门不得不将目光投向地下交通运输方式，或对现有公路网进行扩建、改建，以满足百姓的需求。公路的改建、扩建又涉及到近路结构的拆除、迁移，而拆除、迁移又需耗费大量人力物力，为适应公路改建、扩建不断增加的现状，出现了减震沟等控制振动传播，保证近路结构稳定性的方法。
3.减震沟的主要作用在于削减路基压实过程中产生的振动。不同工况下的减震沟，减震效应不可一概而论，需要有针对性的进行研究、评价，且目前对于减震沟的研究较少，尤其是现有减震沟的相似试验无法满足改变减震沟尺寸、路基断面形式以及施加移动振动荷载的需求。
4.因此，本专利提供了一种可调式路基减震沟试验装置及该装置的减震效应试验方法，籍此对减震沟缓震效益进行可行性试验，能够实现对不同工况下的减震沟减震效应的研究，在保证近路结构稳定性的同时给出符合现场的最优减震沟尺寸，为现场施工提供指导和依据。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型提出一种可调式路基减震沟试验装置，有效解决了减振沟相似模型装置在室内试验研究层面上的不足，通过模拟填方路基填筑、压实及减震过程，实现对路基震动传播路径特性、衰减规律及减震沟减震效应分析，对控制压实震动与保证近路结构在路基填筑过程的稳定性具有极大意义。
6.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：
7.可调式路基减震沟试验装置，其包括土基成型模具、可拆定位于该土基成型模具之上且具有断面可调的路基成型模具、设立于所述土基成型模具上且处于所述路基成型模具侧方的组装式减震沟成型模具、跨立于所述路基成型模具上方且可竖向调节的可调桁架，其中，所述土基成型模具上具有可对其内填筑材料高度进行控制、可对所述组装式减震沟成型模具沟底高度进行控制、可对所述组装式减震沟成型模具与路基成型模具之间间距进行控制的电镀刻度线；所述路基成型模具由顶部垂直至所述土基成型模具路径上、所述组装式减震沟成型模具周围、所述路基成型模具侧部水平位置上均设置有速度传感器及加速度传感器安装位，用于安装速度传感器及加速度传感器；所述可调桁架沿所述路基成型模具轴向方向设置有可移动定位且频率、荷载值可调的多功能震动激发器，该多功能震动激发器对所述路基成型模具路面进行震动加载。
8.进一步的，所述土基成型模具主要由两竖向且平行设置的土基主面板、定位于该
土基主面板两端的土基侧面板、处于该土基主面板、土基侧面板围成空间内的填筑材料组成，所述土基主面板上具有可对所述路基成型模具进行定位的定位插槽。
9.进一步的，所述路基成型模具包括两侧的路基侧面板、两端的路基主面板及该路基侧面板、路基主面板围成空间内的填筑材料，其中，所述路基侧面板与所述路基主面板端部贴合，所述路基成型模具横截面、路基主面板均呈梯形结构或塔形结构。
10.进一步的，所述路基侧面板包括有水平设置的路基侧面板铰链座、分别铰链于该路基侧面板铰链座两侧的路基侧面板部件，
11.当两所述路基侧面板部件平行设置于所述路基侧面板铰链座同一侧位置时，该路基侧面板与呈梯形结构的路基主面板端部配合；
12.当两所述路基侧面板部件平行设置于所述路基侧面板铰链座不同侧位置时，该路基侧面板与呈塔形结构的路基主面板端部配合。
13.进一步的，所述组装式减震沟成型模具包括四个端头组件、非负整数个l形组件、非负整数个板型组件通过扣具、扣具螺栓联结组合而成的顶部开口槽形结构，其中，所述端头组件分别由三块型材两两端部垂直一体成型，所述l形组件分别由两块型材端部垂直一体成型，所述板型组件由一块型材成型。
14.进一步的，所述组装式减震沟成型模具包括以下两种结构：
15.其一结构：四个所述端头组件、非负整数个所述l形组件组合成的单层槽形结构，所述端头组件、l形组件中相临靠的四组件通过所述扣具、扣具螺栓联结于一体；
16.其二结构：四个所述端头组件、非负整数个所述l形组件组合而成的底部槽型结构，四个所述l形组件、非负整数个所述板型组件组合而成至少一层槽壁结构，所述底部槽形结构、槽壁结构固连于一体，所述端头组件、l形组件、板型组件中相临靠的四组件通过所述扣具、扣具螺栓联结于一体。
17.进一步的，所述端头组件、l形组件、板型组件内侧壁上分布有若干个带预攻丝的空心圆柱体，所述扣具为一可容纳定位四个所述带预攻丝的空心圆柱体的槽形结构，所述四组件分别通过其上所述带预攻丝的空心圆柱体与所述扣具配合，并通过所述扣具螺栓锁紧固定。
18.进一步的，所述可调桁架包括分别设于所述土基成型模具两侧的基座、定位于该基座上的立柱、竖向设于该立柱上的立柱滑槽、设于所述路基成型模具上方且两端竖向滑动于所述立柱滑槽上的横梁、可将所述横梁定位于所述立柱上的防滑片和锁紧螺栓、与所述横梁固连且呈水平设置的横板，其中，所述横板上设置有数条t形凹槽，所述多功能震动激发器顶端具有t形座，通过t形凹槽、t形座之间配合使得所述多功能震动激发器滑动定位于所述横板上。
19.进一步的，还包括有信号采集器、示波仪、滤波器、数据处理系统，所述信号采集器用于采集所述速度传感器及加速度传感器生产的信号；所述示波仪、滤波器用于对所述速度传感器及加速度传感器生成的信号进行显示；所述数据处理系统用于对所述速度传感器及加速度传感器生成的信号进行处理。
20.本实用新型的有益效果：通过土基成型模具、路基成型模具、组装式减震沟成型模具、可调桁架及其上的多功能震动激发器组合而成整个试验装置，并通过各模具和激发器参数的变化，利用传感器采集各情形的震动速度及加速度数据，形成一系列的试验数据并
进行数据分析，有效解决了减振沟相似模型装置在室内试验研究层面上的不足，通过模拟填方路基填筑、压实及减震过程，实现对路基震动传播路径特性、衰减规律及减震沟减震效应分析，对控制压实震动与保证近路结构在路基填筑过程的稳定性具有极大意义。
附图说明
21.图1是本实用新型中土基、路基组装成型模具的主视图；
22.图2是图1中土基主面板的俯视图；
23.图3是图1中土基主面板的主视图；
24.图4是本实用新型中路基成型模具的分解示意图；
25.图5是本实用新型中路基成型模具另一种形态的分解示意图；
26.图6是本实用新型中组装式减震沟成型模具的立体结构图；
27.图7是图6中扣具及扣具螺栓的装配主视图；
28.图8是图7的分解示意图；
29.图9本实用新型试验装置的使用状态图；
30.图10是图9中可调桁架的局部视图。
31.附图中，1
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路基成型模具，2
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土基成型模具，3
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土基主面板，4
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多功能震动激发器，5
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组装式减震沟成型模具，6
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定位插槽，8
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速度传感器及加速度传感器安装位，9
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电镀刻度线，10
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路基侧面板，11
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路基侧面板铰链座，12
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路基主面板，13
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l形组件，14
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扣具，15
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扣具螺栓，16
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端头组件，17
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带预攻丝的空心圆柱体，18
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板型组件，19
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土基侧面板，20
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基座，21
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混凝土层，22
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带预攻丝的内筒，23
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立柱，24
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横梁，25
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横板，26
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锁紧螺栓，27
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防滑片，28
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立柱滑槽。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本实用新型。
33.一种如图1
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10中的可调式路基减震沟试验装置，其包括土基成型模具2、可拆定位于土基成型模具2之上且具有断面可调的路基成型模具1、设立于土基成型模具2上且处于路基成型模具1侧方的组装式减震沟成型模具5、跨立于路基成型模具1上方且可竖向调节的可调桁架，其中，土基成型模具2上具有可对其内填筑材料高度进行控制、可对组装式减震沟成型模具5沟底高度进行控制、可对组装式减震沟成型模具5与路基成型模具1之间间距进行控制的电镀刻度线9；路基成型模具1由顶部垂直至土基成型模具2路径上、组装式减震沟成型模具5周围、路基成型模具1侧部水平位置上均设置有速度传感器及加速度传感器安装位8，用于安装速度传感器及加速度传感器；可调桁架沿路基成型模具1轴向方向设置有可移动定位且频率、荷载值可调的多功能震动激发器4，多功能震动激发器4对路基成型模具1路面进行震动加载。
34.可调式路基减震沟试验装置还包括有信号采集器、示波仪、滤波器、数据处理系统，信号采集器用于采集速度传感器及加速度传感器生产的信号；示波仪、滤波器用于对速度传感器及加速度传感器生成的信号进行显示；数据处理系统用于对速度传感器及加速度传感器生成的信号进行处理。
35.具体地，图1
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3中，土基成型模具2主要由两竖向且平行设置的土基主面板3、定位
于土基主面板3两端的土基侧面板19、处于土基主面板3、土基侧面板19围成空间内的填筑材料组成，土基主面板3、土基侧面板19之间通过预攻丝螺孔及落定锁紧固定，土基主面板3上具有可对路基成型模具1进行定位的定位插槽6。这里，土基主面板3、土基侧面板19采用轻质硬合金成型，电镀刻度线9刻画在土基主面板3、土基侧面板19内表面上，用以控制土基填筑材料的填筑高度及组装式减震沟成型模具5的沟底高度。在土基成型模具2上不设底板，不仅减少了合金板带来的反射波，同时有利于排出土基成型时所挤压出的液体。填筑材料装配时分层填充，而材料可采用土基材或待研究基材。
36.图1、4、5中，路基成型模具1包括两侧的路基侧面板10、两端的路基主面板12及路基侧面板10、路基主面板12围成空间内的填筑材料，其中，路基侧面板10与路基主面板12端部贴合，路基成型模具1横截面、路基主面板12均呈梯形结构或塔形结构。本案中路基成型模具1的断面可调采用两种结构，其一结构为断面为等腰梯形结构，其二结构为图4中的塔形结构，也就是图中路基主面板12的平面结构。这里，路基主面板12、路基侧面板10均采用轻质硬合金板成型。
37.而路基侧面板10包括有水平设置的路基侧面板铰链座11、分别铰链于路基侧面板铰链座11两侧的路基侧面板部件，该路基侧面板部件可在路基侧面板铰链座11上近360度旋转。
38.当两路基侧面板部件平行设置于路基侧面板铰链座11同一侧位置时，如图5所示，路基侧面板10与呈梯形结构的路基主面板12端部配合；
39.当两路基侧面板部件平行设置于路基侧面板铰链座11不同侧位置时，如图4所示，路基侧面板10与呈塔形结构的路基主面板12端部配合，案中塔形结构采用两等腰梯形叠置成型。
40.在路基主面板12下部具有支耳，支耳与土基主面板3上的定位插槽6配合，通过螺栓锁紧固连。
41.图6、7、8中，组装式减震沟成型模具5包括四个端头组件16、非负整数个l形组件13、非负整数个板型组件18通过扣具14、扣具螺栓15联结组合而成的顶部开口槽形结构，其中，端头组件16分别由三块型材两两端部垂直一体成型，l形组件13分别由两块型材端部垂直一体成型，板型组件18由一块型材成型，这里组成端头组件16、l形组件13、板型组件18中的型材可采用同样尺寸的型材，也可以采用不同尺寸的型材，为了方便后续组装，这里采用同种型材进行成型，设置型材为钢板。在端头组件16、l形组件13、板型组件18内侧壁上分布有若干个带预攻丝的空心圆柱体17，为了缩减制作材料，带预攻丝的空心圆柱体17均匀设置于各型材的内侧边缘位置，尤其是边角位置。本例中，带预攻丝的空心圆柱体17通过焊接定位在各型材上。
42.对于组装式减震沟成型模具5的结构可组装多样化，比如：
43.单层槽形结构：四个端头组件16、非负整数个l形组件13组合成的单层槽形结构，端头组件16、l形组件13中相临靠的四组件通过扣具14、扣具螺栓15联结于一体。这里，单层槽形结构可直接由四个端头组件16组成呈正方体的槽形结构；也可以由四个端头组件16、偶数个l形组件13组成呈长方体的槽形结构；
44.两层及以上的多层槽形结构：四个端头组件16、非负整数个l形组件13组合而成的底部槽型结构，四个l形组件13、非负整数个板型组件18组合而成至少一层槽壁结构，再由
底部槽形结构、槽壁结构固连于一体形成多层槽形结构，同样地，端头组件16、l形组件13、板型组件18中相临靠的四组件通过扣具14、扣具螺栓15联结于一体。
45.对于扣具14，如图7、8所示，扣具14为一可容纳定位四个带预攻丝的空心圆柱体17的槽形结构，该槽形结构可为正方体形，也可为长方体形，还可以采用具有与四个带预攻丝的空心圆柱体17相匹配的槽孔的异形结构，四组件分别通过其上带预攻丝的空心圆柱体17与扣具14配合，并通过扣具螺栓15锁紧固定。
46.组装式减震沟成型模具5可根据试验要求进行自由组装成型，灵活多变，且仅需简单的装配扳手即可完成，装配强度低。
47.图9、10中，可调桁架包括分别设于土基成型模具2两侧的基座20、定位于基座20上的立柱23、竖向设于立柱23上的立柱滑槽28、设于路基成型模具1上方且两端竖向滑动于立柱滑槽28上的横梁24、可将横梁24定位于立柱23上的防滑片27和锁紧螺栓26、与横梁24固连且呈水平设置的横板25，其中，横板25上设置有数条t形凹槽，多功能震动激发器4顶端具有t形座，通过t形凹槽、t形座之间配合使得多功能震动激发器4滑动定位于横板25上。
48.这里，基座20中间位置设置带预攻丝的内筒22，立柱23装配在带预攻丝的内筒22内，并在基座20、带预攻丝的内筒22、立柱23之间填充混凝土层21，用于稳定整个可调桁架，便于其上横梁24在立柱23的上下移动，当移动到适当位置后，通过锁紧螺栓26、防滑片27将横梁24定位在立柱23上。
49.同样的，多功能震动激发器4与横板25之间通过t形凹槽、t形座进行移动定位，因横板25呈水平设置，多功能震动激发器4直接依靠重力即可进行定位，降低后续试验步骤及锁紧难度，还可实现任意点位置进行加震试验，简单快捷。
50.本案中，土基成型模具2、路基成型模具1、组装式减震沟成型模具5、可调桁架、多功能震动激发器4均各自完全独立，可减少多功能震动激发器4移动时导致的可调桁架震动所引起的试验误差。
51.最后本实施例中可调式路基减震沟试验装置的减震效应试验方法，其包括有如下步骤：
52.s1、分别组装土基成型模具2、路基成型模具1、组装式减震沟成型模具5、可调桁架及其上的多功能震动激发器4，并进行组合装配，在路基成型模具1由顶部垂直至土基成型模具2路径上、组装式减震沟成型模具5周围、路基成型模具1侧部水平位置上(也即是路基侧面板铰链座11所在平面上)分别安装速度传感器及加速度传感器，并使之与信号采集器、示波仪、滤波器、数据处理系统形成完成的控制系统；
53.s2、分别对土基成型模具2内的填筑材料高度、组装式减震沟成型模具5沟底高度、组装式减震沟成型模具5和路基成型模具1之间间距、路基成型模具1断面、多功能震动激发器4的频率和荷载值参数进行调整后，控制多功能震动激发器4对路基成型模具1上的填筑路面进行多点或单点震动加载，记录并显示、处理各个参数调整后各点位置的震动速度及加速度情况。
54.最终的试验数据进行表格化或曲线化处理，有效解决了减振沟相似模型装置在室内试验研究层面上的不足，通过模拟填方路基填筑、压实及减震过程，实现对路基震动传播路径特性、衰减规律及减震沟减震效应分析，对控制压实震动与保证近路结构在路基填筑过程的稳定性具有极大意义。
55.以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。