CN113240991A - 一种桥梁路基错动模拟装置及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及错动模拟装置技术领域，具体而言，涉及一种桥梁路基错动模拟装置及其模拟方法，包括固定模腔、活动模腔、错动角调节机构和错动机构，所述活动模腔与所述固定模腔并排设置；所述错动角调节机构设置在所述固定模腔与所述活动模腔之间，且用于调节桥梁路基模型的断面倾斜角；所述错动机构设置在所述活动模腔的下方，且用于带动所述活动模腔移动，使所述活动模腔与所述固定模腔产生纵向错位和斜向错位，本发明通过所述错动机构，带动所述活动模腔产生纵向错位和斜向错位，进而有效模拟走滑断层的错位。

Description

一种桥梁路基错动模拟装置及其模拟方法

技术领域

本发明涉及错动模拟装置技术领域，具体而言，涉及一种桥梁路基错动模拟装置及其模拟方法。

背景技术

断层错动类型有正断层、逆断层、走滑断层三种，但现有技术方案大多只能模拟正断层、逆断层或正逆断层的错动方式，不能有效模拟走滑断层错动，功能不齐全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁路基错动模拟装置，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一方面，本申请提供了一种桥梁路基错动模拟装置，包括：

固定模腔、活动模腔、错动角调节机构和错动机构，所述活动模腔与所述固定模腔并排设置；所述错动角调节机构设置在所述固定模腔与所述活动模腔之间，且用于调节桥梁路基模型的断面倾斜角；所述错动机构设置在所述活动模腔的下方，且用于带动所述活动模腔移动，使所述活动模腔与所述固定模腔产生纵向错位和斜向错位。

优选地，所述错动机构包括纵移机构、横移机构和斜向移动机构，所述纵移机构用于带动所述横移机构纵向移动，所述横移机构用于调节所述斜向移动机构的倾斜角度，所述斜向移动机构用于带动所述活动模腔斜向上或斜向下移动。

优选地，所述纵移机构包括横板、纵向滑轨和纵移液压伸缩杆，所述纵向滑轨设置在地面上，所述横板的下表面设置有滑腔，所述滑轨的顶部滑动设置在所述滑腔内，所述纵移液压伸缩杆的固定端设置在地面上，伸缩端与所述横板的下表面连接，所述纵移液压伸缩杆用于带动所述横板沿所述纵向滑轨移动。

优选地，所述横移机构包括横向滑轨、滑板、螺孔滑块、丝杆和横移电机，所述横向滑轨设置在横板的上表面，所述滑板滑动设置在所述横向滑轨的上方，所述滑板与滑轨之间设置有多个所述螺孔滑块，所述螺孔滑块的顶部固定设置在所述滑板的下表面，所述螺孔滑块的底部滑动设置在所述横向滑轨上，所述横移电机设置在所述横板的上表面，所述横移电机的输出端与丝杆连接，所丝杆穿过多个所述螺孔滑块。

优选地，所述斜向移动机构包括多个斜向伸缩单元，所述斜向伸缩单元包括铰接底座和第二伸缩杆，所述铰接底座设置在滑板的上表面，所述第二伸缩杆的一端与所述铰接底座铰接，另一端与所述活动模腔铰接，所述铰接底座上设置有锁死机构，所述锁死机构用于固定所述第二伸缩杆的倾斜角。

优选地，所述固定模腔的内腔底部和所述活动模腔的内腔底部分别滑动设置有第一滑动底板和第二滑动底板，所述固定模腔的下方设置有支架，所述支架上设置有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与所述第二滑动底板刚性连接，且用于带动所述第二滑动底板滑动。

优选地，所述错动角调节机构包括第一半圆挡板、第二半圆挡板和导轨，所述第一半圆挡板设置在所述活动模腔上，所述第二半圆挡板设置在所述固定模腔上，所述导轨设置在所述第一半圆挡板和第二半圆挡板之间，所述第一半圆挡板和第二半圆挡板啮合为一个整圆。

第二方面，本申请提供了一种基于所述桥梁路基错动模拟装置的模拟方法，包括：

驱动所述第一伸缩杆，使所述第一伸缩杆的伸缩端带动所述第二滑动底板水平横向运动，所述第二滑动底板靠近所述轨道的一端在所述第一伸缩杆的带动下推动所述轨道的底部，使所述轨道旋转，进而调节所述第一半圆挡板和第二半圆挡板的啮合角度，直至所述啮合角度与预定的错动角度相同时，停止驱动所述第一伸缩杆；

在所述活动模腔的下方放置临时支撑架，使所述活动模腔的离地高度与所述固定模腔的离地高度相同；

松开设置在所述铰接底座上的所述锁死机构，使所述第二伸缩杆可绕所述铰接底座转动，同时打开所述第二伸缩杆上的通气阀门，使所述第二伸缩杆可自由地伸长或缩短；

驱动所述横移电机，使所述横移电机的输出端带动所述丝杆转动，所述丝杆的转动使所述螺孔滑块在所述横向滑轨上滑动，进而所述滑板在所述横向滑轨上水平横向移动，所述滑板的水平横向移动用于调节所述第二伸缩杆的倾斜角，当所述倾斜角度与所述啮合角度相同，停止驱动所述横移电机，此时所述第二伸缩杆与所述第一半圆挡板和第二半圆挡板的啮合线相平行；

夹紧设置在所述铰接底座上的锁死机构，进而固定所述第二伸缩杆的倾斜角，同时关闭设置在所述第二伸缩杆上的所述通气阀门，进而固定当前的所述第二伸缩杆的伸出量；

在由所述第一滑动底板、所述第二滑动底板、所述错动角调节机构、所述活动模腔和所述固定模腔构成的腔体内构建桥梁路基模型；

驱动多个所述第二伸缩杆，使多个所述第二伸缩杆带动所述活动模腔沿所述啮合线斜向上或斜向下移动，进而带动所述第一半圆挡板沿所述轨道斜向上或斜向下移动，使所述第一半圆挡板与所述第二半圆挡板产生斜向错位，当所述斜向错位的位移量达到预设的斜向错位长度时，停止驱动多个所述第二伸缩杆；

驱动所述纵移液压伸缩杆，使所述纵移液压伸缩杆的伸缩端带动所述横板在所述纵向滑轨上移动，当所述横板在所述纵向滑轨上的纵移量与预设的纵向错位长度相同时，停止驱动所述纵移液压伸缩杆。

本发明的有益效果为：

本发明通过所述错动机构，带动所述活动模腔产生纵向错位和斜向错位，进而有效模拟走滑断层的错位。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所述的一种桥梁路基错动模拟装置的结构示意图。

图2为本发明实施例所述的一种桥梁路基错动模拟装置的错动状态结构示意图。

图中标记：1-活动模腔，11-第一滑动底板，2-固定模腔，21-第二滑动底板，3-支架，31-第一伸缩杆，4-横板，41-横向滑轨，42-滑板，421-铰接座，422-螺孔滑块，423-第二伸缩杆，43-纵向滑轨，44-纵移液压伸缩杆，45-横移电机，51-地基，52-桥墩，53-桥梁，61-第一半圆挡板，62-第二半圆挡板，63-导轨。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1-2所示，本实施例提供了一种桥梁路基错动模拟装置，包括活动模腔1和固定模腔2，所述活动模腔1为类U型结构，且上下均为中空结构，在所述活动模腔1的底部滑动设置有所述第一滑动底座11，所述固定模腔2与所述活动模腔1的结构和大小规格类似或相同，且所述固定模腔2的底部设置有与所述第一滑动底座11类似的所述第二滑动底座21，所述活动模腔1的U型开口端与所述固定模腔2的U型开口端相向对称设置，且所述活动模腔1的U型开口端的两侧分别设置有一个所述第一半圆挡板61，所述固定模腔2的U型开口端的两侧分别设置有一个所述第二半圆转盘62，两个所述第二半圆转盘62与两个所述第一半圆挡板61一一对应，且一个所述第二半圆转盘62与对应的一个所述第一半圆挡板61啮合成一个完整的圆形挡板，在所述活动模腔1与所述固定模腔2的相向连接处的两侧均设置有一个所述完整的圆形挡板，且该圆形挡板能过绕所述活动模腔1和固定模腔2的接触连接点旋转，同时两个所述第二半圆转盘62与两个所述第一半圆挡板61之间设置有一个所述导轨63，所述导轨63为方形，用于联动两个所述完整的圆形挡板，同时还可当作传动部件，在所述第二滑动底板21产生水平滑动时，所述第二滑动底板21的一端推动所述导轨63旋转，进而推动两个联动的所述完整的圆形挡板同步旋转，实现调节错动倾角的功能；

所述第一滑动底板11、所述第二滑动底板12、两个圆形挡板、所述活动模腔1和所述固定模腔2构成一个顶部为开口的密封方形腔体，在该腔体内可以构建桥梁路基模型53；

在所述固定模腔2的下方设置有所述之间3，所述支架3设置地面上，用于支撑所述固定模腔2，在支架3的顶部设置有第一伸缩杆31，所述第一伸缩杆31的一端与所述第二滑动底板21刚性连接，且用于带动所述第二滑动底板21滑动，当第二滑动底板21水平向左滑动时将推动所述轨道63旋转，进而推动两个联动的所述完整的圆形挡板同步旋转，实现调节错动倾角的功能；

现有的技术方案仅能模拟正断层、逆断层或正逆断层的错动方式，即活动层与固定层只能产生斜向错位，无法产生纵向错位，因而无法有效模拟走滑断层错动，功能不齐全。

在本实施所公开的一种桥梁路基错动模拟装置中，还包括错动机构，所述错动机构设置在所述活动模腔1的下方，包括纵移机构包括横板4、纵向滑轨43和纵移液压伸缩杆44，其中所述横移机构包括横向滑轨41、滑板42、螺孔滑块422、丝杆和横移电机45，所述横向滑轨41设置在横板4的上表面，所述滑板42滑动设置在所述横向滑轨41的上方，所述滑板42与滑轨41之间设置有多个所述螺孔滑块422，所述螺孔滑块422的顶部固定设置在所述滑板42的下表面，所述螺孔滑块422的底部滑动设置在所述横向滑轨41上，所述横移电机45设置在所述横板4的上表面，所述横移电机45的输出端与丝杆连接，所丝杆穿过多个所述螺孔滑块422，通过驱动所述纵移液压伸缩杆44，使所述纵移液压伸缩杆44的伸缩端带动所述横板4在所述纵向滑轨43上移动，当所述横板4在所述纵向滑轨43上的纵移量与预设的纵向错位长度相同时，停止驱动所述纵移液压伸缩杆44，使所述活动模腔1与所述固定模腔2的接触面产生纵向错位；

所述横移机构包括横向滑轨41、滑板42、螺孔滑块422、丝杆和横移电机45，所述横向滑轨41设置在横板4的上表面，所述滑板42滑动设置在所述横向滑轨41的上方，所述滑板42与滑轨41之间设置有多个所述螺孔滑块422，所述螺孔滑块422的顶部固定设置在所述滑板42的下表面，所述螺孔滑块422的底部滑动设置在所述横向滑轨41上，所述横移电机45设置在所述横板4的上表面，所述横移电机45的输出端与丝杆连接，所丝杆穿过多个所述螺孔滑块422，通过

先松开设置在所述铰接底座421上的所述锁死机构，使所述第二伸缩杆423可绕所述铰接底座421转动，同时打开所述第二伸缩杆423上的通气阀门，使所述第二伸缩杆423可自由地伸长或缩短，然后驱动所述横移电机45，使所述横移电机45的输出端带动所述丝杆转动，所述丝杆的转动使所述螺孔滑块422在所述横向滑轨41上滑动，进而使所述滑板42在所述横向滑轨41上水平横向移动，所述滑板42的水平横向移动用于调节所述第二伸缩杆423的倾斜角，当所述倾斜角度与所述啮合角度相同，停止驱动所述横移电机45，此时所述第二伸缩杆423与所述第一半圆挡板61和第二半圆挡板62的啮合线相平行，最后夹紧设置在所述铰接底座421上的锁死机构，进而固定所述第二伸缩杆423的倾斜角，同时关闭设置在所述第二伸缩杆423上的所述通气阀门，进而固定当前的所述第二伸缩杆423的伸出量，通过上述三个步骤调节多个所述第二伸缩杆423的倾斜角，使其与所述错动角度相同，进而实现当驱动所述第二伸缩杆423伸长或缩短时，所述活动模腔1能够沿所述预定的错动角度移动，不会产生其他干扰分力，进而实现所述活动模腔1与所述固定模腔2的接触面产生斜向错位。

本实施例所公布的一种桥梁路基错动模拟装置，通过所述错动机构带动所述活动模腔1移动，使所述活动模腔1与所述固定模腔2的接触面产生纵向错位和斜向错位，进而有效模拟有效模拟走滑断层的错位。

实施例2

基于实施例1所述的一种桥梁路基错动模拟装置，本实施例提供一种基于上述桥梁路基错动模拟装置的模拟方法，该方法包括：

驱动所述第一伸缩杆31，使所述第一伸缩杆31的伸缩端带动所述第二滑动底板21水平横向运动，所述第二滑动底板21靠近所述轨道63的一端在所述第一伸缩杆31的带动下推动所述轨道63的底部，使所述轨道63旋转，进而调节所述第一半圆挡板61和第二半圆挡板62的啮合角度，直至所述啮合角度与预定的错动角度相同时，停止驱动所述第一伸缩杆31；

在所述活动模腔1的下方放置临时支撑架，使所述活动模腔1的离地高度与所述固定模腔2的离地高度相同；

松开设置在所述铰接底座421上的所述锁死机构，使所述第二伸缩杆423可绕所述铰接底座421转动，同时打开所述第二伸缩杆423上的通气阀门，使所述第二伸缩杆423可自由地伸长或缩短；

驱动所述横移电机45，使所述横移电机45的输出端带动所述丝杆转动，所述丝杆的转动使所述螺孔滑块422在所述横向滑轨41上滑动，进而使所述滑板42在所述横向滑轨41上水平横向移动，所述滑板42的水平横向移动用于调节所述第二伸缩杆423的倾斜角，当所述倾斜角度与所述啮合角度相同，停止驱动所述横移电机45，此时所述第二伸缩杆423与所述第一半圆挡板61和第二半圆挡板62的啮合线相平行；

夹紧设置在所述铰接底座421上的锁死机构，进而固定所述第二伸缩杆423的倾斜角，同时关闭设置在所述第二伸缩杆423上的所述通气阀门，进而固定当前的所述第二伸缩杆423的伸出量；

在由所述第一滑动底板11、所述第二滑动底板12、所述错动角调节机构、所述活动模腔1和所述固定模腔2构成的腔体内构建桥梁路基模型53；

驱动多个所述第二伸缩杆423，使多个所述第二伸缩杆423带动所述活动模腔1沿所述啮合线斜向上或斜向下移动，进而带动所述第一半圆挡板61沿所述轨道63斜向上或斜向下移动，使所述第一半圆挡板61与所述第二半圆挡板62产生斜向错位，当所述斜向错位的位移量达到预设的斜向错位长度时，停止驱动多个所述第二伸缩杆423；

驱动所述纵移液压伸缩杆44，使所述纵移液压伸缩杆44的伸缩端带动所述横板4在所述纵向滑轨43上移动，当所述横板4在所述纵向滑轨43上的纵移量与预设的纵向错位长度相同时，停止驱动所述纵移液压伸缩杆44。

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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种桥梁路基错动模拟装置，其特征在于，包括：

固定模腔(2)；

活动模腔(1)，所述活动模腔(1)与所述固定模腔(2)并排设置；

错动角调节机构，所述错动角调节机构设置在所述固定模腔(2)与所述活动模腔(1)之间，且用于调节桥梁路基模型的断面倾斜角；

错动机构，所述错动机构设置在所述活动模腔(1)的下方，且用于带动所述活动模腔(1)移动，使所述活动模腔(1)与所述固定模腔(2)的接触面产生纵向错位和斜向错位。

2.根据权利要求1所述的桥梁路基错动模拟装置，其特征在于：所述错动机构包括纵移机构、横移机构和斜向移动机构，所述纵移机构用于带动所述横移机构纵向移动，所述横移机构用于调节所述斜向移动机构的倾斜角度，所述斜向移动机构用于带动所述活动模腔(1)斜向上或斜向下移动。

3.根据权利要求2所述的桥梁路基错动模拟装置，其特征在于：所述纵移机构包括横板(4)、纵向滑轨(43)和纵移液压伸缩杆(44)，所述纵向滑轨(43)设置在地面上，所述横板(4)的下表面设置有滑腔，所述滑轨(43)的顶部滑动设置在所述滑腔内，所述纵移液压伸缩杆(44)的固定端设置在地面上，伸缩端与所述横板(4)的下表面连接，所述纵移液压伸缩杆(44)用于带动所述横板(4)沿所述纵向滑轨(43)移动。

4.根据权利要求2所述的桥梁路基错动模拟装置，其特征在于：所述横移机构包括横向滑轨(41)、滑板(42)、螺孔滑块(422)、丝杆和横移电机(45)，所述横向滑轨(41)设置在横板(4)的上表面，所述滑板(42)滑动设置在所述横向滑轨(41)的上方，所述滑板(42)与滑轨(41)之间设置有多个所述螺孔滑块(422)，所述螺孔滑块(422)的顶部固定设置在所述滑板(42)的下表面，所述螺孔滑块(422)的底部滑动设置在所述横向滑轨(41)上，所述横移电机(45)设置在所述横板(4)的上表面，所述横移电机(45)的输出端与丝杆连接，所丝杆穿过多个所述螺孔滑块(422)。

5.根据权利要求2所述的桥梁路基错动模拟装置，其特征在于：所述斜向移动机构包括多个斜向伸缩单元，所述斜向伸缩单元包括铰接底座(421)和第二伸缩杆(423)，所述铰接底座(421)设置在滑板(42)的上表面，所述第二伸缩杆(423)的一端与所述铰接底座(421)铰接，另一端与所述活动模腔(1)铰接，所述铰接底座(421)上设置有锁死机构，所述锁死机构用于固定所述第二伸缩杆(423)的倾斜角。

6.根据权利要求1所述的桥梁路基错动模拟装置，其特征在于：所述固定模腔(2)的内腔底部和所述活动模腔(1)的内腔底部分别滑动设置有第一滑动底板(11)和第二滑动底板(21)，所述固定模腔(2)的下方设置有支架(3)，所述支架(3)上设置有第一伸缩杆(31)，所述第一伸缩杆(31)的一端与所述第二滑动底板(21)刚性连接，且用于带动所述第二滑动底板(21)滑动。

7.根据权利要求1所述的桥梁路基错动模拟装置，其特征在于：所述错动角调节机构包括第一半圆挡板(61)、第二半圆挡板(62)和导轨(63)，所述第一半圆挡板(61)设置在所述活动模腔(1)上，所述第二半圆挡板(62)设置在所述固定模腔(2)上，所述导轨(63)设置在所述第一半圆挡板(61)和第二半圆挡板(62)之间，所述第一半圆挡板(61)和第二半圆挡板(62)啮合为一个整圆。

8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的桥梁路基错动模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括：

驱动所述第一伸缩杆(31)，使所述第一伸缩杆(31)的伸缩端带动所述第二滑动底板(21)水平横向运动，所述第二滑动底板(21)靠近所述轨道(63)的一端在所述第一伸缩杆(31)的带动下推动所述轨道(63)的底部，使所述轨道(63)旋转，进而调节所述第一半圆挡板(61)和第二半圆挡板(62)的啮合角度，直至所述啮合角度与预定的错动角度相同时，停止驱动所述第一伸缩杆(31)；

在所述活动模腔(1)的下方放置临时支撑架，使所述活动模腔(1)的离地高度与所述固定模腔(2)的离地高度相同；

松开设置在所述铰接底座(421)上的所述锁死机构，使所述第二伸缩杆(423)可绕所述铰接底座(421)转动，同时打开所述第二伸缩杆(423)上的通气阀门，使所述第二伸缩杆(423)可自由地伸长或缩短；

驱动所述横移电机(45)，使所述横移电机(45)的输出端带动所述丝杆转动，所述丝杆的转动使所述螺孔滑块(422)在所述横向滑轨(41)上滑动，进而使所述滑板(42)在所述横向滑轨(41)上水平横向移动，所述滑板(42)的水平横向移动用于调节所述第二伸缩杆(423)的倾斜角，当所述倾斜角度与所述啮合角度相同，停止驱动所述横移电机(45)，此时所述第二伸缩杆(423)与所述第一半圆挡板(61)和第二半圆挡板(62)的啮合线相平行；

夹紧设置在所述铰接底座(421)上的锁死机构，进而固定所述第二伸缩杆(423)的倾斜角，同时关闭设置在所述第二伸缩杆(423)上的所述通气阀门，进而固定当前的所述第二伸缩杆(423)的伸出量；

在由所述第一滑动底板(11)、所述第二滑动底板(12)、所述错动角调节机构、所述活动模腔(1)和所述固定模腔(2)构成的腔体内构建桥梁路基模型(53)；

驱动多个所述第二伸缩杆(423)，使多个所述第二伸缩杆(423)带动所述活动模腔(1)沿所述啮合线斜向上或斜向下移动，进而带动所述第一半圆挡板(61)沿所述轨道(63)斜向上或斜向下移动，使所述第一半圆挡板(61)与所述第二半圆挡板(62)产生斜向错位，当所述斜向错位的位移量达到预设的斜向错位长度时，停止驱动多个所述第二伸缩杆(423)；

驱动所述纵移液压伸缩杆(44)，使所述纵移液压伸缩杆(44)的伸缩端带动所述横板(4)在所述纵向滑轨(43)上移动，当所述横板(4)在所述纵向滑轨(43)上的纵移量与预设的纵向错位长度相同时，停止驱动所述纵移液压伸缩杆(44)。

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