一种隧道工程足尺试验减摩随动平台的制作方法

1.本发明属于隧道工程室内力学试验装置领域，尤其涉及一种隧道工程足尺试验减摩随动平台。


背景技术：

2.在隧道工程室内力学试验装置领域，物理模型台具有试验条件可控、试验结果可重复、更贴近工程结构实际荷载和位移边界条件的优点，因此开展相似比例的物理模型试验尤其是足尺试验，是研究隧道工程结构力学特性的重要手段之一，但涉及水平方向加载与变形的物理模型试验，都不可避免的面临试验装置自重、试样自重以及加载装置作用等因素在试样底部引起摩擦进而对试验结果带来的不利影响的问题，尤其足尺试验中的长期加载以及大变形条件下的加载，更加无法忽视其所带来的不利影响。一般来说，试样的自重及其与试验台的接触是客观存在的，只能通过降低接触面摩擦系数或者调整接触面来降低这种因素所带来的不利影响。现在常见技术措施存在如下问题：
3.(1)涂抹润滑油或者凡士林的方式对于粗糙接触面的摩擦效应缓解程度有限。试验台涂抹润换油或凡士林后，容易积累大量油污，难以清洗。
4.(2)部分已有精密试验台或特制的试验台可以降低这种摩擦影响，但对于隧道工程领域大吨位的衬砌环试样，缺少这样的减摩平台，造价相对高昂。
5.(3)部分研究者利用滚轴来实现低摩擦承载，但是长时间使用后，土工试验产生的废渣、灰土会影响其减摩性能，且难以适应隧道工程大吨位衬砌环试样的低摩擦承载、吊装以及位置校准等功能需求。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道工程足尺试验减摩随动平台。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.本发明的实施例提供了一种隧道工程足尺试验减摩随动平台，包括底板和顶板，在所述的底板顶部镶嵌有若干万向球，顶板通过所述的若干个万向球进行支撑，所述的顶板用于放置试样。
9.作为进一步的技术方案，在所述的底板上还设有对中装置，所述的对中装置驱动顶板相对于底板运动，实现对中。
10.作为进一步的技术方案，所述的对中装置为丝杠螺母驱动装置。
11.作为进一步的技术方案，所述的对中装置包括多个，多个对中装置沿着底板周向方向设置。
12.作为进一步的技术方案，在所述的顶板上还设有试样位置调整装置。
13.作为进一步的技术方案，所述的试样位置调整装置包括多个，多个试样位置调整装置沿着顶板的周向方向均匀设置。
14.作为进一步的技术方案，所述的试样位置调整装置为丝杠螺母驱动装置。
15.作为进一步的技术方案，所述的顶板上还设有吊装耳。
16.作为进一步的技术方案，所述的试样位置调整装置安装在吊装耳上。
17.作为进一步的技术方案，所述顶板的底部边缘设有限位凸起，限位凸起向下延伸，与底板之间预留一定的缝隙。
18.上述本发明的实施例的有益效果如下：
19.1.本发明中顶板扣置在底板的万向球上，加载过程中待测试样与顶板随试样的加载变形自由活动，避免待测试样自重产生的摩擦接触对试验结果造成影响。通过设置对中装置可以调整顶板相对于底板的位置，通过设置试样位置调整装置，用于初始试验时，对试样以及顶板摆放位置的校准。
20.2.顶板的底部边缘设有限位凸起，限位凸起向下延伸，与底板之间预留一定的缝隙，便于限制顶板最大移动范围，同时可以起到隔绝杂物进入顶板与下板之间的间隙，且顶板与底板分离式设计，构造简单，可便于吊装、清理。
21.3.顶板上设置吊耳，可以满足大型试样直接在顶板上制备完成后，进一步吊装至试验平台的需求，节约试验准备时间。
22.4.本发明有效解决了现有技术中由于试样自重、平台自重以及加载机构的自重在试样与平台的接触面上产生的摩擦作用对试样的变形和加载造成的不利影响。
23.5.底板上预留多个万向球槽口，可以满足不同试验工况下对于万向球数量以及排布方式的需求。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1是本发明公开的隧道工程足尺试验减摩随动平台竖向剖面图；
26.图2是在图1的基础之上安装加载装置的示意图；
27.图3是本发明提出的随动平台在加载状态下的使用示意图；
28.图中：1底板，2顶板,3丝杠调节装置，4丝杠调节装置，5吊耳，6万向球。
具体实施方式
29.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
31.正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种隧道工程足尺试验减摩随动平台。
32.本发明的一种典型的实施方式中，如图1、图2、图3所示，本实施例公开的隧道工程
足尺试验减摩随动平台，包括底板1和顶板2，在底板1上镶嵌有若干万向球6，顶板2通过若干个万向球6进行支撑，试验时，试样安装在放置在由多个万向球支撑的顶板上，且加载过程中试样保持浮动，避免由于试样自重、平台自重以及加载机构的自重在试样与平台的接触面上产生的摩擦作用对试样的变形和加载造成的不利影响，大型试样以及大变形加载条件下试验测试结果更精确。
33.进一步的，本实施例中，底板1为矩形板，顶板2为圆环形，但是底板1并不限于矩形，可以是圆形；顶板2并不限于圆环形，还可以是其他环形或者非环形结构。在本实施中，在底板1上设有两圈万向球6，一圈位于内圈，一圈位置外圈，通过两圈万向球6支撑顶板。
34.进一步的，本实施例中，在底板2上固定有一圈丝杠调节装置3，丝杠调节装置3与顶板相连，通过丝杠调节装置3调节顶板在底板2上的位置，使顶板1与底板2中心对中，具体的，可以在底板2上设置标线，通过标线对两者之间的相对位置进行校准。本实施例中的，丝杠调节装置3包括多个，多个丝杠调节装置3沿着顶板2的圆周方向进行布置，优选的，可以设置四个丝杠调节装置，四个丝杠调节装置十字交叉设置。进一步的，本实施例中，底板上预留多个万向球槽口，可以满足不同试验工况下对于万向球数量以及排布方式的需求。
35.进一步的，本实施例中，在顶板2上还设置也有丝杠调节装置4，丝杠调节装置4用于调节放置在顶板2上的试样的位置，使得试样可以按照预设的位置进行安装，具体的，可以在顶板上划标线，来校正试样的位置。丝杠调节装置4的末端安装有弧形板，该弧形板与试样的弧度相等，以匹配试样。
36.当然不难理解的，丝杠调节装置3、丝杠调节装置4还可以替换成气缸等直线驱动机构。
37.进一步的，本实施例中，丝杠调节装置4安装在吊耳5上，吊耳5的作用主要是为了实现试样和顶板一起吊装，可以满足大型试样直接在顶板上制备完成后进一步吊装至试验平台的需求，即试验平台可以兼做移运吊装平台。
38.进一步的，本实施例中，顶板2底部的边缘位置设有限位凸起，凸起向下延伸，但是不与底板接触，与底板之间预留一定的间隙，一方面限制顶板最大移动范围，同时可以起到隔绝杂物进入顶板与下板之间的间隙。
39.在试验时，底板1嵌入试验室地面，并通过地脚螺栓进一步固定，作为模型试验的底座，且底板凸出实验室地面一定高度，便于清理试验杂物，同时便于配合顶板的限位凸起，辅助限制顶板最大活动位移。顶板2扣置在底板1上，底面与镶嵌在底板内的万向球接触，顶板2顶面用于承托待测试样，加载过程中与待测试样共同移动变形，避免由于试样自重、平台自重以及加载机构的自重在试样与平台的接触面上产生的摩擦作用对试样的变形和加载造成的不利影响，大型试样以及大变形加载条件下试验测试结果更精确。顶板2与底板1分离式设计，可便于试样的移运吊装、清理。
40.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。