CN204456243U - 沉管模型沉降试验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种沉管模型沉降试验平台，其是在地基上设置有钢筋混凝土柱阵列，钢筋混凝土柱呈正三角形排布，在每个钢筋混凝土柱的顶部竖向设置有千斤顶，在千斤顶的顶部铺设有钢筋混凝土面板，在钢筋混凝土面板上铺设有土工格栅，在土工格栅的外围设置有底部敞口的水箱，通过土工格栅将水箱的底部封住，在水箱内土工格栅的上表面层叠铺设有土工布和聚乙烯塑料板，在聚乙烯塑料板上铺设有砂垫层和碎石垫层,本实用新型设计思路简单，作用机理明确，试验操作安全可靠，可以为同类水下结构(特别是沉管隧道)的沉降模型试验提供良好的技术支撑。

Description

沉管模型沉降试验平台

技术领域

本实用新型涉及一种沉管隧道模型的沉降试验平台。

背景技术

目前，沉管隧道模型试验多集中在模型浇筑、基础压砂，地震响应，以及浮运沉放特性方面，而沉管结构与地基相互作用方面的模型试验则很少，也没有与之配套的沉管模型沉降试验平台。沉管隧道在覆盖层顶部不均匀回淤、基础施工误差、运营后航道开挖卸荷、天然地基土性与厚度不连续、地震砂土液化等作用下均会导致沉管的不均匀沉降。而不均匀沉降会对沉管的结构和防水构成重大隐患。一般沉管下部地基可以分为人工地基(先铺法或后铺法)和天然地基(淤泥土或砂土)，在模型试验过程中还应当考虑到地基土性以及外部荷载对沉管受力的影响。除此之外，静水压力产生的浮力也是沉管隧道区别于其他隧道结构的显著特征。

通用的沉降试验平台由多个额定载重100t的电动机械千斤顶和等边三角形的钢筋混凝土面板，以及设置在千斤顶下部的矩形钢筋混凝土柱组成。千斤顶由一台电子计算机和两台PLC下位机控制，最大行程30cm。但是由于无法施加静水压力荷载，该种试验平台仅能模拟路基、堤坝、山岭隧道或地铁隧道等陆上结构物的受力，而无法模拟水下结构物的沉降受力特性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够真实模拟沉管在静水压力作用下的各类荷载与差异沉降作用，对沉管的结构设计及受力分析提供帮助，操作安全的沉管模型沉降试验平台。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：在地基上设置有钢筋混凝土柱阵列，钢筋混凝土柱呈正三角形排布，在每个钢筋混凝土柱的顶部竖向设置有千斤顶，在千斤顶的顶部铺设有钢筋混凝土面板，在钢筋混凝土面板上铺设有土工格栅，在土工格栅的外围设置有底部敞口的水箱，通过土工格栅将水箱的底部封住，在水箱内土工格栅的上表面层叠铺设有土工布和聚乙烯塑料板，在聚乙烯塑料板上铺设有砂垫层和碎石垫层。

上述水箱的外壁上设置有斜撑。

上述砂垫层为40～60cm，碎石垫层为5～20cm。

本实用新型的沉管模型沉降试验平台是通过在普通的沉降试验平台上通过地基、垫层铺设，构建可以模拟水浮力的沉管地基沉降试验平台，该试验平台能够模拟沉管在地层缺陷、基槽开挖误差、基础施工误差、上部不均匀回淤等作用下的沉管结构自身及接头的受力，设计思路简单，作用机理明确，试验操作安全可靠，可以为同类水下结构(特别是沉管隧道)的沉降模型试验提供良好的技术支撑，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1的沉降试验平台结构示意图。

图2为图1的局部I放大图。

图3为图1中钢筋混凝土面板3的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施情形。

实施例1

由图1～3中可知，本实施例的沉管模型沉降试验平台是由钢筋混凝土柱1、千斤顶2、钢筋混凝土面板3、土工格栅4、土工布5、聚乙烯塑料板6、砂垫层7、碎石垫层8、斜撑9以及水箱10组合而成。

本实施例是在地基上现浇筑有163个矩形钢筋混凝土柱1，形成矩形钢筋混凝土柱1阵列，矩形钢筋混凝土柱1呈正三角形分布，一个矩形钢筋混凝土柱1与相邻一个矩形钢筋混凝土柱1的间距为180cm，在每个矩形钢筋混凝土柱1的顶部竖向固定安装有额定载重为100t的电动机械千斤顶2，千斤顶2通过与计算机连接的PLC下位机控制，其最大行程为30cm，在千斤顶2的顶部铺设有钢筋混凝土面板3，该钢筋混凝土面板3是常用的试验平台面板，其是由边长为180cm、厚度为15cm的正三角形板通过钢筋挂钩拼接而成，千斤顶2的顶部正好顶在正三角形板的拼接处。在钢筋混凝土面板3的上表面安装一个长为22m，宽为22m，高为6m的钢制水箱10，该水箱10的底部敞口，在水箱10的敞口内安装有厚度为5mm的土工格栅4，在土工格栅4的外周与水箱10的敞口内壁热合粘结，利用土工格栅4将水箱10的底部封住，在土工格栅4上表面铺设有土工布5，在土工布5上铺设聚乙烯塑料板6，利用土工格栅4和土工布5保护聚乙烯塑料板6，避免其在沉降过程中产生刺破或拉裂；该聚乙烯塑料板6的两端延伸至水箱10的顶部，与水箱10采用热合粘结接缝，并用锚钉固定，使聚乙烯塑料板6的两端与水箱10内壁牢固固定。为了保证水箱10的结构强度与稳定性，沿着水箱10的外壁周围焊接有钢制斜撑9。在聚乙烯塑料板6的上表面铺设有50cm左右的砂层，在砂层上再铺上15cm厚的碎石层，用以模拟沉管11下卧层地基，后铺碎石基础。

试验时，将沉管11模型放置在碎石垫层8上，向水箱10内灌水，通过千斤顶2的差异沉降，即可模拟沉管11在水下的沉降受力特性。

实施例2

本实施例中，在聚乙烯塑料板6上铺设厚度为40cm左右的砂垫层7，在砂垫层7上铺设厚度为5cm左右的碎石垫层8，其他的部件及构造均与实施例1相同。

实施例3

本实施例中，在聚乙烯塑料板6上铺设厚度为45cm左右的砂垫层7，在砂垫层7上铺设厚度为10cm左右的碎石垫层8，其他的部件及构造均与实施例1相同。

上述实施例未详细说明的连接方式或固定方式均是常用的技术。

Claims (3)

1.一种沉管模型沉降试验平台，在地基上设置有钢筋混凝土柱(1)阵列，钢筋混凝土柱(1)呈正三角形排布，在每个钢筋混凝土柱(1)的顶部竖向设置有千斤顶(2)，在千斤顶(2)的顶部铺设有钢筋混凝土面板(3)，其特征在于：在钢筋混凝土面板(3)上铺设有土工格栅(4)，在土工格栅(4)的外围设置有底部敞口的水箱(10)，通过土工格栅(4)将水箱(10)的底部封住，在水箱(10)内土工格栅(4)的上表面层叠铺设有土工布(5)和聚乙烯塑料板(6)，在聚乙烯塑料板(6)上铺设有砂垫层(7)和碎石垫层(8)。

2.根据权利要求1所述的沉管模型沉降试验平台，其特征在于：所述水箱(10)的外壁上设置有斜撑(9)。

3.根据权利要求1所述的沉管模型沉降试验平台，其特征在于：所述砂垫层(7)为40～50cm，碎石垫层(8)为5～15cm。