CN104501771A - 用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置及方法。该装置主要包括模型箱、两个第一导轨、两个第二导轨、传动皮带、多个液压马达、装砂容器、开关、导板、滑块以及齿轮。通过导轨带动装砂容器，在预设的路径上洒砂，来模拟高速公路路堤的修建。装砂容器下端有开关阀门。阀门的开关对应路堤建造的开始或终止。采用该装置和方法，可以在土工离心机种精确建造任意尺寸的高速公路路堤。该发明为预测高速公路长期工后沉降提供了直接的试验手段，对高速公路的安全设计，建造起到巨大的推动作用。

Description

用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于在土工离心机中精确模拟高速公路建造的新装置及方法。
背景技术
高速公路网的匮乏，已经成为制约我国沿海城市经济发展的主要瓶颈之一。建设新的高速公路，或者拓宽现有的高速公路迫在眉睫。我国沿海城市的高速公路大多建造在软弱土上，公路建造后引发的长期(建造后50年内)地面沉陷是当前建设部门关心的重点。要对高速公路的长期沉降进行预测，土工离心机模型试验是当前唯一可靠，快速的试验方法。然而，目前还缺乏能在土工离心机内精准模拟高速公路路堤堆建过程的装置和方法，这正是本发明的出发点。
发明内容
本发明的目的是填补现有技术的空缺，提供一种在土工离心机中精确模拟高速公路建造的新装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置，该装置包括模型箱、两个第一导轨、两个第二导轨、传动皮带、第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达、螺杆、装砂容器、开关、导板、滑块以及齿轮；
其中，两个第一导轨分别安装在模型箱左右两侧，两条第二导轨固定连接，安装在第一导轨上；第一液压马达安装在其中一个第二导轨的一端；传动皮带一端与第一液压马达输出端相连，另一端与另一个第二导轨相连，第一液压马达驱动传动皮带转动，使得两个第二导轨在第一导轨上前后运动；
滑块安装在两个导轨上，导轨的侧面设置有锯齿，第二液压马达固定在滑块上，第二液压马达的输出端连接有齿轮，齿轮与导轨侧面的锯齿啮合，第二液压马达驱动齿轮转动，使得滑块在两个导轨上左右滑动；
第三液压马达安装在第二液压马达下方，螺杆上端与第三液压马达输出端相连，下端与装砂容器，开关安装于装砂容器底部，导板安装于装砂容器下方；第三液压马达通过螺杆驱动装砂容器上下运动，打开装砂容器底部的开关，砂从装砂容器中流出，沿着导板滑落；
所述第一液压马达和第二液压马达均为柱塞马达，第三液压马达为螺杆马达，第一液压马达、第二液压马达和第三液压马达均与外置交流电电源相连。
一种用于在土工离心机中精确模拟高速公路建造的方法，包括如下步骤：
（1）通过控制第一液压马达, 第二液压马达, 第三液压马达, 使装砂容器到达拟建造的路堤正上方；
（2）打开第二液压马达，关闭第一液压马达和第三液压马达，使装砂容器沿着X方向平动，同时打开装砂容器下方的开关，使砂流出，流出的砂沿着导板滑落；完成第一层路堤的建造；
（3）重复步骤（2），建造第二层路堤；
（4）继续重复步骤（2），直到路堤堆建完成。
本发明的有益效果是：1.本发明填补了土工离心机中无法实现路堤的建造的空白。2.概念简单，技术实现比较容易。3.本发明可以沿着任意形状路径精确运动，因此可以精确模拟建造任意几何的路堤。
附图说明
图1是用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置的结构示意图；
图2是按照利用本发明模拟路堤修建过程的示意图。
图中，模型箱1、第一导轨2、第二导轨3、第一液压马达5、第二液压马达6、第三液压马达7、螺杆8、装砂容器9、开关10、导板11、滑块12。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置，该装置包括模型箱1、两个第一导轨2、两个第二导轨3、传动皮带4、第一液压马达5、第二液压马达6、第三液压马达7、螺杆8、装砂容器9、开关10、导板11、滑块12以及齿轮；
其中，两个第一导轨2分别安装在模型箱1左右两侧，两条第二导轨3固定连接，安装在第一导轨2上；第一液压马达5安装在其中一个第二导轨3的一端；传动皮带4一端与第一液压马达5输出端相连，另一端与另一个第二导轨3相连，第一液压马达5驱动传动皮带4转动，使得两个第二导轨3在第一导轨2上前后运动；
滑块12安装在两个导轨3上，导轨3的侧面设置有锯齿，第二液压马达6固定在滑块12上，第二液压马达6的输出端连接有齿轮，齿轮与导轨3侧面的锯齿啮合，第二液压马达6驱动齿轮转动，使得滑块12在两个导轨3上左右滑动；
第三液压马达7安装在第二液压马达6下方，螺杆8上端与第三液压马达7输出端相连，下端与装砂容器9，开关10安装于装砂容器9底部，导板11安装于装砂容器9下方；第三液压马达7通过螺杆8驱动装砂容器9上下运动，打开装砂容器9底部的开关10，砂从装砂容器9中流出，沿着导板11滑落；
所述第一液压马达5和第二液压马达6均为柱塞马达，第三液压马达7为螺杆马达，第一液压马达5、第二液压马达6和第三液压马达7均与外置交流电电源相连。
如图2所示，上述装置的工作过程如下：
（1）通过控制第一液压马达5, 第二液压马达6, 第三液压马达7, 使装砂容器9到达拟建造的路堤正上方；如图2（a）所示。
（2）打开第二液压马达6，关闭第一液压马达5和第三液压马达7，使装砂容器9沿着左右平动，同时打开装砂容器9下方的开关10，使砂流出，流出的砂沿着导板11滑落；完成第一层路堤的建造；如图2（b）~2（c）。
（3）重复步骤2，建造第二层路堤，如图2（d）~（e）；
（4）继续重复步骤2，直到路堤堆建完成，如图2（f）所示。

Claims (2)

1.一种用于土工离心机中模拟高速公路建造的装置，其特征在于，该装置包括模型箱（1）、两个第一导轨（2）、两个第二导轨（3）、传动皮带（4）、第一液压马达（5）、第二液压马达（6）、第三液压马达（7）、螺杆（8）、装砂容器（9）、开关（10）、导板（11）、滑块（12）以及齿轮；其中，两个第一导轨（2）分别安装在模型箱（1）左右两侧，两条第二导轨（3）固定连接，安装在第一导轨（2）上；第一液压马达（5）安装在其中一个第二导轨（3）的一端；传动皮带（4）一端与第一液压马达（5）输出端相连，另一端与另一个第二导轨（3）相连，第一液压马达（5）驱动传动皮带（4）转动，使得两个第二导轨（3）在第一导轨（2）上前后运动；滑块（12）安装在两个导轨（3）上，导轨（3）的侧面设置有锯齿，第二液压马达（6）固定在滑块（12）上，第二液压马达（6）的输出端连接有齿轮，齿轮与导轨（3）侧面的锯齿啮合，第二液压马达（6）驱动齿轮转动，使得滑块（12）在两个导轨（3）上左右滑动；第三液压马达（7）安装在第二液压马达（6）下方，螺杆（8）上端与第三液压马达（7）输出端相连，下端与装砂容器（9），开关（10）安装于装砂容器（9）底部，导板（11）安装于装砂容器（9）下方；第三液压马达（7）通过螺杆（8）驱动装砂容器（9）上下运动，打开装砂容器（9）底部的开关（10），砂从装砂容器（9）中流出，沿着导板（11）滑落；所述第一液压马达（5）和第二液压马达（6）均为柱塞马达，第三液压马达（7）为螺杆马达，第一液压马达（5）、第二液压马达（6）和第三液压马达（7）均与外置交流电电源相连。
2.一种用于在土工离心机中精确模拟高速公路建造的方法，该方法在权利要求1所述的装置上实现的，其特征在于，包括如下步骤：
（1）通过控制第一液压马达（5）, 第二液压马达（6）, 第三液压马达（7）, 使装砂容器（9）到达拟建造的路堤正上方；
（2）打开第二液压马达（6），关闭第一液压马达（5）和第三液压马达（7），使装砂容器（9）左右平动，同时打开装砂容器（9）下方的开关（10），使砂流出，流出的砂沿着导板（11）滑落；完成第一层路堤的建造；
（3）重复步骤（2），建造第二层路堤；
（4）继续重复步骤（2），直到路堤堆建完成。
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