一种新型板桩码头的试验装置及其制作方法和试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及板粧码头试验，特别是涉及一种新型板粧码头的试验装置及其制作方法和试验方法，属于土木工程技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，板粧码头的承载机理的研究手段主要是土工离心模型试验和数值模拟。土工离心模型试验通过施加一个N倍于正常重力加速度的离心加速度，使模型中深度为h处的应力水平等于原型中的深度为Nh处的应力水平。
[0003]然而离心机售价昂贵，离心试验的费用也非常高，受限于离心机的规模，模型通常较小。与土工离心模型试验不同，数值模拟的成本很低，但是数值模拟中很难真实的模拟出实际的结构作用力，因为数值模拟中材料本构是个难题，而开发出新的材料本构模型往往不易，还需通过试验获取相关的材料参数。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种新型板粧码头的试验装置及其制作方法和试验方法，其中试验装置结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强，制作方法操作灵活、施工高效、成本较低，试验方法简单易行、量测精确，提供新型的板粧码头结构模型，获取有效的结构参数，实现板粧码头承载特性的有效研究和试验。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]本发明提供一种新型板粧码头的试验装置，包括模型槽系统和量测系统；所述模型槽系统包括模型槽，内设于模型槽的相互平行的板粧墙、粧和锚碇墙；所述量测系统包括土压力盒、应变片、百分表、拉力计，以及依次相连的采集系统和计算机；所述模型槽包括框型的槽壁、由槽壁围成的槽腔、和填充在槽腔中的填料，所述模型槽的底部预留有排水管；所述板粧墙和锚碇墙均为一面，粧为等间距并排分布的若干根；所述土压力盒、应变片、百分表、拉力计均与采集系统相连，采集系统与计算机相连。
[0007]其中，所述板粧墙、粧和锚碇墙均为钢筋混凝土结构，并按照设定间距和设定高度、从海侧至陆侧依次设置于槽腔中；所述板粧墙的海陆两侧墙面、粧的海陆两侧粧面、锚碇墙的海侧墙面，在浇筑时均预留有安装土压力盒用的孔洞；所述板粧墙、粧和锚碇墙通过锚碇点布设拉钩、拉钩间布设钢丝绳相连接。
[0008]而且，位于板粧墙陆侧的槽腔中架设有与板粧墙相平行的钢架，所述粧通过绳子固定于钢架；位于板粧墙陆侧的槽腔中从板粧墙至锚碇墙方向依次设置有土压力盒用的三根土压力盒安置杆；三根土压力盒安置杆处于同一直线上，分别埋设在粧和板粧墙之间、相邻两根粧之间、靠近粧的槽腔中。
[0009]同时，位于板粧墙和锚碇墙的陆侧两端边的槽壁内侧面设置有角钢挡板，板粧墙和锚碇墙的两端边均通过卡子与角钢挡板相连，板粧墙和锚碇墙之间的槽壁内侧面粘贴有光滑隔板；所述光滑隔板与填料之间、卡子与填料之间、角钢挡板与填料之间均铺设有塑料膜，所述塑料膜自板粧墙和锚碇墙的墙底铺设至墙顶；位于板粧墙海侧的槽腔中设置有两个对称分布的L形挡板，并于槽腔顶面中心处设置有一个百分表；所述L形挡板的一端固定于槽壁的内侧面、另一端向板粧墙延伸并靠近板粧墙的海侧墙面，两个L形挡板均通过外铺塑料膜与板粧墙的海侧墙面和槽壁的内侧面形成两个对称并独立的未填充有填料的隔间，所述隔间内自上而下依次平行设置有若干个百分表；所述孔洞的孔壁开设有线槽，安装在孔洞中的土压力盒的导线通过布设于线槽后延伸出线槽固定在墙面；所述应变片成对分布在板粧墙的海陆两侧墙面、锚碇墙的海陆两侧墙面、以及粧的海陆两侧粧面；所述百分表的探针与板粧墙的海侧墙面相接触；所述拉力计安装在钢丝绳中心。
[0010]本发明的试验装置进一步设置为:所述槽壁的外侧面设置围绕一周的工作平台。
[0011]本发明的试验装置进一步设置为:所述填料为砂性土、粘性土、碎石土的其中一种或至少两种。
[0012]本发明的试验装置进一步设置为:所述光滑隔板为聚四氟乙烯板，所述塑料膜为彩条布。
[0013]本发明的试验装置进一步设置为:所述拉钩通过膨胀螺丝布设于板粧墙、粧和锚碇墙的销碇点，所述钢丝绳通过花篮螺丝与拉钩相连。
[0014]本发明的试验装置进一步设置为:所述土压力盒安置杆包括钢筋，设置于钢筋上的可调节直径的圆环。
[0015]本发明的试验装置进一步设置为:所述土压力盒为箔式微型压力传感器，所述应变片为箔式电阻应变片，所述百分表为带数字传输功能百分表，所述拉力计为应变式拉力传感器，所述采集系统包括应变采集系统和位移采集系统。
[0016]本发明还提供一种新型板粧码头的试验装置的制造方法，包括以下步骤:
[0017]1)浇制模型槽、板粧墙和锚碇墙；
[0018]按照设计尺寸浇制模型槽，在模型槽达到结构强度后，对模型槽纵向内侧的两面槽壁进行打磨、清洗浮尘，并绘制板粧墙预设位置和锚碇墙预设位置，用双面胶将光滑隔板粘贴至板粧墙预设位置和锚碇墙预设位置之间的槽壁上，在位于板粧墙和锚碇墙的陆侧两端边的槽壁上安装角钢挡板，并在模型槽的底部设置排水管；
[0019]在模型槽的槽腔中浇制与模型槽横向内径等宽的板粧墙和锚碇墙，在浇筑时预留出安装土压力盒用的孔洞，孔洞的孔径与土压力盒的尺寸相匹配，并对孔洞的孔壁开设出线槽；当板粧墙和锚碇墙达到结构强度后，将土压力盒的侧边裹上生胶带后牢固安置在孔洞里面，土压力盒的导线用硅胶封于线槽后延伸出线槽，延伸出的导线用线卡和胶带固定在墙面上；在板粧墙和锚碇墙上拉杆锚碇点并钻孔，安装带膨胀螺丝的拉钩；
[0020]在板粧墙和锚碇墙的海陆两侧墙面确定应变片粘贴位置，对应变片粘贴位置用砂纸打磨、去除氧化层、并用无水乙醇清洗干净，再用环氧胶将应变片粘贴上去，待环氧胶干后、在应变片上涂一层硅胶进行密封；将土压力盒和应变片均通过导线与采集系统相连；
[0021]2)安装粧和土压力盒安置杆；
[0022]在模型槽的槽腔中横向架设钢架，在粧预设位置埋设粧，将粧靠在钢架上并用绳子固定；在粧的锚碇点安装带膨胀螺丝的拉钩；
[0023]位于板粧墙陆侧的槽腔中从板粧墙至锚碇墙方向依次设置安装土压力盒用的三根土压力盒安置杆；三根土压力盒安置杆处于同一直线分布，分别埋设在粧和板粧墙之间、相邻两根粧之间、靠近粧的槽腔中；将土压力盒安装在土压力盒安置杆上后通过导线与采集系统相连；
[0024]3)安装板粧墙；
[0025]利用跨设于模型槽上的桁架和安装在桁架上的吊葫芦将板粧墙提升到设定高度，同时将锚碇墙提升到设定高度，在模型槽的槽腔中进行填料铺设及振捣密实；
[0026]当分层铺设填料至板粧墙的墙底高程后，卸下吊葫芦将板粧墙直接放下，用水准尺测量墙体在竖直方向和水平方向是否保持直立的状态，若不是，则需进行调整；再用卡子将板粧墙固定在角钢挡板上，并在板粧墙的两侧边自墙底至墙顶铺设上塑料膜，塑料膜用于将光滑隔板与填料、卡子与填料、角钢挡板与填料分隔开而防止填料进入板粧墙的两侧边空隙；
[0027]4)制作隔间；
[0028]在位于板粧墙海侧的槽腔中设置两个对称分布的L形挡板，L形挡板的一端固定于槽壁的内侧面、另一端向板粧墙延伸并靠近板粧墙的海侧墙面，两个L形挡板均通过外铺塑料膜与板粧墙的海侧墙面和槽壁的内侧面形成两个对称并独立的未填充有填料的隔间，并在隔间内自上而下依次平行设置若干个百分表；
[0029]在位于板粧墙海侧的槽腔顶面中心处也设置一个百分表，将槽腔顶面中心处的百分表和隔间内的百分表均通过导线与采集系统相连；
[0030]5)安装锚碇墙；
[0031]锚碇墙通过吊葫芦提升在设定高度，对位于锚碇墙底部的槽腔进行填料铺设及振捣密实，填料铺设成棱台状；
[0032]当分层填料至锚碇墙的墙底高程后，卸下吊葫芦将锚碇墙直接放下，用水准尺测量墙体在竖直方向和水平方向是否保持直立的状态，若不是，则需进行调整；再用卡子将锚碇墙固定在角钢挡板上，并在锚碇墙的两侧边自墙底至墙顶铺设上塑料膜，塑料膜用于将光滑隔板与填料、卡子与填料、角钢挡板与填料分隔开而防止填料