CN110865175A - 一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置 - Google Patents

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马涛
马源
栾英成
张伟光
朱俊清
黄晓明
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Abstract

本发明提供了一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、功能层、监测设备、信号采集及处理器。本发明的有益效果在于:组合式钢板的组合可实现模型槽不同截面宽度和比尺的模型试验,侧向钢板的高度和倾斜角度的变化可实现不同路基支挡结构形式的模拟;同时,多功能加载装置能够满足不同形式的荷载加载需求,并配备功能层、监测设备和信号采集及处理器,形成了完整的道路压实模拟系统;本发明实现了通过室内试验模拟道路现场压实过程,监测压实度,评判压实质量,对道路压实机理和压实性能的提高具有重要的意义。

Description

一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域,尤其涉及一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置。
背景技术
自2000年以来,我国道路的建设规模和建设速度迅速发展。截止2018年底,我国公路通车总里程将超过480万公里,稳居世界第一。随着我国公路运输体系日益完善,道路中的重载交通比例不断增加,重载交通的出现,对道路路基压实、路面的材料选择、施工工艺提出了很高要求。为了适应重载交通比例不断增加的现状,对道路施工的压实质量需进一步控制和优化。
不同的道路施工环境的地质条件也不尽相同,不同的地质条件对压实质量的控制存在不同的要求。目前,对于道路压实质量的要求往往局限于工程经验,对最优的压实质量和压实程度缺乏定量评价;其次,目前路基土压实在室内模拟试验装置方面的研究较少,且现存的模拟装置功能单一,无法满足不同边坡形式路基土压实过程的模拟。
因此,本专利提供了一种组合式可变截面模拟路基压实的模型试验装置,能够满足不同类型土质以及不同压实性能下的室内压实过程模拟,实现对各种类型路基土压实质量的精确模拟,为现场施工提供依据和指导。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开了一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,有效解决路基土压实在室内试验研究层面下现有装置的不足。
为了达到以上目的,本发明提供如下技术方案:
一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、功能层、监测设备、信号采集及处理器。
进一步的,所述组合式模型槽钢板为玻璃钢或高强度钢材,包括前主面钢板、后主面钢板、左侧面钢板、右侧面钢板和底部钢板。其中,各组合式模型槽钢板上分别设有卡槽,且前主面钢板、后主面钢板、左侧面钢板、右侧面钢板和底部钢板卡和组装成模型槽;所述模型槽内填充工程模拟所需的土料或研究所需的土料。
进一步的,一侧的侧面钢板和主面钢板进行刚接固定,另一侧的侧面钢板和主面钢板铰接,用于调节侧面钢板间距和主面钢板间距;其中,铰接侧的钢板与刚接侧的钢板接触采用滚动接触,间距调节完成后进行固定,或在刚接侧的钢板上开设不同间距的卡槽,将铰接侧的钢板与相邻刚接侧的钢板上卡槽进行卡和固定。
进一步的,侧面钢板的高度和倾斜角度可调,两者相互配合满足不同边坡支挡结构的路基土压实模拟;当侧面钢板与主面钢板的高度保持一致时,用于模拟路肩挡土墙形式;当侧面钢板低于主面钢板,用于模拟路堑挡土墙、重力式挡土墙等支挡形式;侧面钢板可在表面设置钻孔,用于模拟锚杆式和锚定板式支挡形式。
进一步的,所述多功能压实加载装置为单轮或双轮型号的压路机,并将控制器与压路机进行连接,通过控制器调节压路机在作业时的工作参数;所述压路机根据不同压实过程模拟需求选择静碾、振动、冲击不同加载形式;所述压路机的质量、线荷载、激振力、振幅、频率和碾压速度参数通过计算机控制系统进行调节。
进一步的,所述的功能层为模型槽底部的排水层,在压实过程中将土体水分进行及时的排解,在试验结束后进行压实度检测。
进一步的,所述监测设备包括压力盒、激光沉降扫描仪和应变计,用于采集土体在压实过程中的受力、变形情况。
进一步的,所述信号采集及处理器通过示波器、数据采集仪、变频仪和应变箱组成,用于对监测仪器的数据进行实时采集和图像显示。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明提出了一种组合式可变截面模拟路基压实模型试验装置,可用于路基土在不同压实形式下的室内研究,对于道路压实的深入研究具有重要意义;
2、本发明采用了组合式钢板为基本构件,主面钢板和侧面钢板设置为间距可调节,可根据试验模型尺寸的要求进行整个模型槽的变截面调整;
3、本发明提出的模型装置的侧面钢板的高度和倾斜角度可调节,可模拟道路边坡的不同支挡结构类型。
附图说明
图1为本发明一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置的俯视图。
图2为本发明一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置的侧视图。
图3为本发明一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置的主视图。
图4为本发明一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置的卡槽结构。
附图标记列表:
1-主面钢板,2-侧面钢板,3-压路机,4-碾压印迹,5-底面钢板,6-碾压土层,7-已压实土层,8-排水层,9-卡槽。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
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申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,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。
正如技术背景所介绍的,现有的路基压实在现场施工过程中主要以经验为主,无法对压力质量进行定量评判;且在室内试验模拟装置方面较少,现存的模拟装置功能单一,无法满足不同边坡形式路基土压实过程的模拟。为了解决上述问题,本发明提出了一种组合式可变截面模拟路基压实模型试验装置;可适用于不同类型路基土和支挡结构在不同压实荷载下的室内模拟试验研究。
为了达成上述目的,本发明采用如下技术方案:
该模型试验装置主要由主面钢板1、侧面钢板2、底面钢板5、多功能加载装置3、功能层8、监测设备、信号采集及处理器等模块组成。
如图1所示的模型槽是由组合式钢板之间进行卡和、组装后拼装而成,组合式钢板主要分为前、后主面钢板1,左、右侧面钢板2以及底部钢板5;装置内部可填充工程模拟所需的土料6/7。
其中,侧面钢板2间距和主面钢板1 的间距可调;可将侧面钢板2和主面钢板1各自其中的一侧进行刚接固定,侧面钢板2和主面钢板1各自的另一侧铰接可调,从而实现间距变化。可将铰接侧的钢板2与刚接侧的钢板1接触采用滚动接触,间距调节完成后进行固定;也可在刚性板1上开设不同间距的卡槽9,将铰接侧的钢板2与相邻刚性板上1的卡槽9进行卡和固定。
在本实施例中,侧面钢板2高度和倾斜角度可调,两者相互配合可实现不同形式的边坡支挡结构;侧面钢板2可与主面钢板1的高度保持一致,可模拟路肩挡土墙形式;侧面钢板2低于主面钢板1,可模拟路堑挡土墙、重力式挡土墙等支挡形式。
此外,侧面钢板2可在表面设置钻孔,可模拟锚杆式和锚定板式等支挡形式。
在本实施例中,多功能压实加载装置,可为单轮、双轮等各种型号的压路机,以及能与其相连的控制器,并能通过控制器来调节压路机在作业时的工作参数;压路机可分为静碾、振动、冲击等不同加载形式,根据不同压实过程模拟需求进行选择;压路机的质量、线荷载、激振力、振幅、频率、碾压速度等参数可调,并通过计算机控制系统进行调节;压路机在模型槽表层填土,并按照实际工程中的作业方式进行滚动压实。
在本实施例中,功能层主要由排水层组成,主要是解决压实过程中土体水分的沉集和变化,从而在试验结束后进行压实度检测。
在本实施例中,试验监测设备,主要包括压力盒、激光沉降扫描仪、应变计等,主要采集土体在压实过程中的受力及变形情况。
在本实施例中,监测设备通过预埋设的方式进行设置,并通过引线至信号采集箱进行连接。
在本实施例中,信号采集及处理器,主要是通过示波器、数据采集仪、变频仪、应变箱等组成,可对监测仪器的数据进行实时采集和图像显示。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、功能层、监测设备、信号采集及处理器。
2.根据权利要求1所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:所述组合式模型槽钢板为玻璃钢或高强度钢材,包括前主面钢板、后主面钢板、左侧面钢板、右侧面钢板和底部钢板,其中,各组合式模型槽钢板上分别设有卡槽,且前主面钢板、后主面钢板、左侧面钢板、右侧面钢板和底部钢板卡和组装成模型槽;所述模型槽内填充工程模拟所需的土料或研究所需的土料。
3.根据权利要求2所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:一侧的侧面钢板和主面钢板进行刚接固定,另一侧的侧面钢板和主面钢板铰接,用于调节侧面钢板间距和主面钢板间距;其中,铰接侧的钢板与刚接侧的钢板接触采用滚动接触,间距调节完成后进行固定,或在刚接侧的钢板上开设不同间距的卡槽,将铰接侧的钢板与相邻刚接侧的钢板上卡槽进行卡和固定。
4.根据权利要求3所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:侧面钢板的高度和倾斜角度可调,两者相互配合满足不同边坡支挡结构的路基土压实模拟;当侧面钢板与主面钢板的高度保持一致时,用于模拟路肩挡土墙形式;当侧面钢板低于主面钢板,用于模拟路堑挡土墙、重力式挡土墙等支挡形式;侧面钢板可在表面设置钻孔,用于模拟锚杆式和锚定板式支挡形式。
5.根据权利要求1所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:所述多功能压实加载装置为单轮或双轮型号的压路机,并将控制器与压路机进行连接,通过控制器调节压路机在作业时的工作参数;所述压路机根据不同压实过程模拟需求选择静碾、振动、冲击不同加载形式;所述压路机的质量、线荷载、激振力、振幅、频率和碾压速度参数通过计算机控制系统进行调节。
6.根据权利要求2所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:所述的功能层为模型槽底部的排水层,在压实过程中将土体水分进行及时的排解,在试验结束后进行压实度检测。
7.根据权利要求1所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:所述监测设备包括压力盒、激光沉降扫描仪和应变计,用于采集土体在压实过程中的受力、变形情况。
8.根据权利要求1所述的一种组合式可变截面路基压实模型模拟装置,其特征在于:所述信号采集及处理器通过示波器、数据采集仪、变频仪和应变箱组成,用于对监测仪器的数据进行实时采集和图像显示。
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