CN205102995U - 振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，包括用于放置边坡模型的箱体和对箱体进行支撑的型钢支架，箱体装于型钢支架内；箱体包括布设在边坡模型底部的底板以及分别支立在边坡模型左右前后侧的左挡板、右挡板、前挡板和后挡板；前挡板与边坡模型之间通过第一聚乙烯泡沫板分隔，后挡板与边坡模型之间通过第二聚乙烯泡沫板分隔；底板呈水平布设且其上平铺有一层碎石垫层，碎石垫层垫装于边坡模型与碎石垫层之间；型钢支架包括底部平面框架和安装在底部平面框架上的外固定架。本实用新型结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能满足室内对振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应特征的测试需求。

Description

振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱

技术领域

本实用新型属于边坡锚固系统动力响应试验技术领域，尤其是涉及一种振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱。

背景技术

边坡锚固系统能有效提高边坡在地震作用下的动力稳定性，但地震作用下边坡锚固系统易产生锚筋松弛、夹具损伤、注浆体拉裂及界面粘结失效等情况，影响边坡锚固系统的预应力赋存状态、加固效果和耐久性，因此对地震作用下边坡锚固系统动力响应特征进行准确地分析研究至关重要。但目前对地震作用下边坡锚固系统动力响应特征的研究还不太成熟，还有许多问题有待于进一步解决。并且，对地震作用下边坡锚固系统动力响应特征进行室内试验，所采用的边坡模型和用于承载边坡模型的模型箱均至关重要，直接影响边坡锚固系统动力响应试验结果。因而，需设计一中结构简单、设计合理、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，室内试验时只需将边坡模型装于内部并放置于振动台上即可对边坡锚固系统的动力响应特征进行简便、准确测试。根据测试结果分析得出边坡锚固系统在地震作用下的变形特征及破坏模式，为强震地区边坡支护设计提供科学依据。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能满足室内对振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应特征的测试需求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：包括用于放置边坡模型的箱体和对所述箱体进行支撑的型钢支架，所述箱体装于所述型钢支架内，所述边坡模型装于所述箱体内；所述箱体包括布设在所述边坡模型底部的底板、分别支立在所述边坡模型左右两侧的左挡板和右挡板以及分别支立在所述边坡模型前后两侧的前挡板和后挡板，所述左挡板和右挡板呈左右对称布设，所述前挡板的高度低于后挡板的高度；所述边坡模型的左右侧壁和前后侧壁均为竖向侧壁，所述左挡板、右挡板、前挡板和后挡板均呈竖直向布设；所述前挡板与所述边坡模型之间通过第一聚乙烯泡沫板进行分隔，所述后挡板与所述边坡模型之间通过第二聚乙烯泡沫板进行分隔；所述底板呈水平布设且其上平铺有一层碎石垫层，所述碎石垫层垫装于所述边坡模型与碎石垫层之间；

所述型钢支架包括底部平面框架和安装在底部平面框架上的外固定架，所述底部平面框架为呈水平布设的矩形框架；所述外固定架包括安装在底部平面框架上的底部水平架体、位于所述模型箱左右两侧的左侧架体和右侧架体以及位于所述模型箱前后两侧的前侧架体和后侧架体，所述左侧架体和右侧架体呈对称布设且二者呈平行布设，所述前侧架体和后侧架体呈平行布设且二者均为矩形框架，所述前侧架体的高度小于后侧架体的高度；所述底部平面框架、左侧架体、右侧架体、前侧架体、后侧架体和底部水平架体均为由多根型钢杆件拼接而成的平面支架，所述左侧架体、右侧架体、前侧架体和后侧架体均呈竖直向布设；所述底部水平架体底部固定有一块呈水平布设的矩形钢板，所述底板水平支撑于底部水平架体上。

上述振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征是：所述左挡板、右挡板、前挡板、后挡板和底板均为木板。

上述振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征是：所述碎石垫层通过粘贴剂粘贴固定在底板上。

上述振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征是：所述边坡模型由坡体模型和位于坡体模型前侧的滑体模型组成，所述坡体模型分为下部模型和位于所述下部模型上方的上部模型，所述滑体模型布设在所述上部模型前侧且二者之间为弧形滑面；所述边坡模型的左右向宽度为1400mm～1600mm且其竖向高度为1200mm～1400mm，所述下部模型的前后向宽度为1900mm～2200mm，所述上部模型顶部的前后向宽度为450mm～550mm，所述滑体模型顶部的前后向宽度为200mm～300mm，所述滑体模型的竖向高度为900mm～1100mm，所述滑体模型底部与坡体模型前侧壁之间的间距为680mm～750mm。

上述振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征是：所述底部平面框架的前后向长度为2400mm～2600mm且其左右向宽度为1900mm～2100mm，所述外固定架的前后向长度为2100mm～2300mm且其左右向宽度为1600mm～1700mm，所述前侧架体的竖向高度为400mm～450mm，所述后侧架体的竖向高度为1400mm～1500mm。

上述振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征是：所述左挡板和右挡板均为侧部挡板，所述侧部挡板分为前侧挡板和位于所述前侧挡板后侧的后侧挡板，所述前侧挡板为直角梯形，所述后侧挡板为矩形；所述前挡板和后挡板均为矩形。

上述振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征是：所述左侧架体和右侧架体均为侧部架体；所述侧部架体分为前侧部架体和位于所述前侧部架体后侧的后侧部架体，所述前侧部架体为直角梯形，所述后侧部架体为矩形。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理，加工制作及安装布设方便且投入成本较低。

2、由箱体和对箱体进行支撑的型钢支架组成，能多次重复使用，并且具有足够的刚度。

3、使用操作简便，固定安装方便且能重复使用。

4、使用效果好，室内试验时只需将边坡模型装于箱体内部并放置于振动台上即可对边坡锚固系统的动力响应特征进行简便、准确测试，能满足振动荷载作用下边坡锚固系统的动力响应特征测试需求，并且测试速度快，实现方便。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能满足室内对振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应特征的测试需求。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型模型箱箱体的结构示意图。

图2-1为本实用新型模型箱箱体的使用状态参考图。

图3为本实用新型型钢支架的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3的左视图。

图6为本实用新型边坡模型的前部结构示意图。

图7为本实用新型测试用格构架上外侧应变片与测试用锚杆的布设位置示意图。

图8为本实用新型测试用锚杆的结构示意图。

图9为本实用新型的使用状态参考图。

附图标记说明:

1-1—坡体模型；1-2—滑体模型；2—矩形钢板；

2-1—左挡板；2-2—右挡板；3-1—前挡板；

3-2—后挡板；3-3—底板；4—弧形滑面；

5—测试用锚杆；5-1—扩大头；5-2—承载环；

5-3—限位凸台；6-1—底部平面框架；6-2—外固定架；

6-21—左侧架体；6-22—右侧架体；6-23—前侧架体；

6-24—后侧架体；6-25—底部水平架体；7—测试用格构架；

8-1—第一聚乙烯泡沫板；8-2—第二聚乙烯泡沫板；

8-3—碎石垫层；9-1—第一应变片；9-2—第二应变片；

9-3—第三应变片；9-4—第四应变片；10—外侧应变片。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括用于放置边坡模型的箱体和对所述箱体进行支撑的型钢支架，所述箱体装于所述型钢支架内，所述边坡模型装于所述箱体内。所述箱体包括布设在所述边坡模型底部的底板3-3、分别支立在所述边坡模型左右两侧的左挡板2-1和右挡板2-2以及分别支立在所述边坡模型前后两侧的前挡板3-1和后挡板3-2，所述左挡板2-1和右挡板2-2呈左右对称布设，所述前挡板3-1的高度低于后挡板3-2的高度；所述边坡模型的左右侧壁和前后侧壁均为竖向侧壁，所述左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1和后挡板3-2均呈竖直向布设；所述前挡板3-1与所述边坡模型之间通过第一聚乙烯泡沫板8-1进行分隔，所述后挡板3-2与所述边坡模型之间通过第二聚乙烯泡沫板8-2进行分隔；所述底板3-3呈水平布设且其上平铺有一层碎石垫层8-3，所述碎石垫层8-3垫装于所述边坡模型与碎石垫层8-3之间。

如图2-1和图2-2所示，所述型钢支架包括底部平面框架6-1和安装在底部平面框架6-1上的外固定架6-2，所述底部平面框架6-1为呈水平布设的矩形框架；所述外固定架6-2包括安装在底部平面框架6-1上的底部水平架体6-25、位于所述模型箱左右两侧的左侧架体6-21和右侧架体6-22以及位于所述模型箱前后两侧的前侧架体6-23和后侧架体6-24，所述左侧架体6-21和右侧架体6-22呈对称布设且二者呈平行布设，所述前侧架体6-23和后侧架体6-24呈平行布设且二者均为矩形框架，所述前侧架体6-23的高度小于后侧架体6-24的高度；所述底部平面框架6-1、左侧架体6-21、右侧架体6-22、前侧架体6-23、后侧架体6-24和底部水平架体6-25均为由多根型钢杆件拼接而成的平面支架，所述左侧架体6-21、右侧架体6-22、前侧架体6-23和后侧架体6-24均呈竖直向布设；所述底部水平架体6-25底部固定有一块呈水平布设的矩形钢板2，所述底板3-3水平支撑于底部水平架体6-25上。

本实施例中，所述左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1、后挡板3-2和底板3-3均为木板。

并且，所述碎石垫层8-3通过粘贴剂粘贴固定在底板3-3上。

如图6和图9所示，所述边坡模型由坡体模型1-1和位于坡体模型1-1前侧的滑体模型1-2组成，所述坡体模型1-1分为下部模型和位于所述下部模型上方的上部模型，所述滑体模型1-2布设在所述上部模型前侧且二者之间为弧形滑面4。

实际使用时，所述边坡模型的左右向宽度为1400mm～1600mm且其竖向高度为1200mm～1400mm，所述下部模型的前后向宽度为1900mm～2200mm，所述上部模型顶部的前后向宽度为450mm～550mm，所述滑体模型1-2顶部的前后向宽度为200mm～300mm，所述滑体模型1-2的竖向高度为900mm～1100mm，所述滑体模型1-2底部与坡体模型1-1前侧壁之间的间距为680mm～750mm。

本实施例中，所述底部平面框架6-1的前后向长度为2400mm～2600mm且其左右向宽度为1900mm～2100mm，所述外固定架6-2的前后向长度为2100mm～2300mm且其左右向宽度为1600mm～1700mm，所述前侧架体6-23的竖向高度为400mm～450mm，所述后侧架体6-24的竖向高度为1400mm～1500mm。

实际进行振动荷载作用下边坡锚固系统动力响应试验时，所述边坡模型内由前至后插装有多根测试用锚杆5，多根所述测试用锚杆5均呈平行布设，多根所述测试用锚杆5均从滑体模型1-2由前向后插入且其后端均伸入至坡体模型1-1内，多根所述测试用锚杆5均由前向后向下倾斜。所述坡体模型1-1的顶面和滑体模型1-2的顶面相平齐，所述滑体模型1-2的前侧坡面上布设有一个与多根所述测试用锚杆5连接为一体的测试用格构架7。所述测试用格构架7上开有多个分别供多根所述测试用锚杆5穿过的通孔。多根所述测试用锚杆5分多排多列进行布设。

本实施例中，多根所述测试用锚杆5呈均匀布设且其数量为20根，多根所述测试用锚杆5分五排四列进行布设。

实际使用过程中，可根据具体需要，对所述测试用锚杆5的数量和各测试用锚杆5的布设位置进行相应调整。

实际使用时，每根所述测试用锚杆5均以弧形滑面4为界分为锚固段和自由段，所述锚固段位于弧形滑面4后侧；多根所述测试用锚杆5的锚固段长度均为40cm～50cm；每根所述测试用锚杆5与水平面之间的夹角均为10°～20°。

本实施例中，所述测试用锚杆5与水平面之间的夹角为15°。

实际使用时，可根据具体需要，对测试用锚杆5与水平面之间的夹角进行相应调整。

本实施例中，多根所述测试用锚杆5的锚固段长度均为45cm。实际对测试用锚杆5进行插装时，可根据具体需要，对所述锚固段的长度进行相应调整。

本实施例中，所述左挡板2-1和右挡板2-2均为侧部挡板，所述侧部挡板分为前侧挡板和位于所述前侧挡板后侧的后侧挡板，所述前侧挡板为直角梯形，所述后侧挡板为矩形；所述前挡板3-1和后挡板3-2均为矩形。

本实施例中，所述左侧架体6-21和右侧架体6-22均为侧部架体；所述侧部架体分为前侧部架体和位于所述前侧部架体后侧的后侧部架体，所述前侧部架体为直角梯形，所述后侧部架体为矩形。

本实施例中，所述左挡板2-1、右挡板2-2和后挡板3-2的顶面高度均高于坡体模型1-1的顶面高度，所述前挡板3-1的顶面高度高于坡体模型1-1的前侧壁高度。所述左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1和后底板3-2均布设在底板3-3上。

本实施例中，所述左挡板2-1、右挡板2-2和后挡板3-2的顶面高度均比坡体模型1-1的顶面高1cm，所述前挡板3-1的顶面高度比坡体模型1-1的前侧壁高1cm。

实际加工时，可根据具体需要，对左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1和后底板3-2的尺寸进行相应调整。

本实施例中，如图8所示，每根所述测试用锚杆5上均由前至后布设有四个锚杆应变片，四个所述锚杆应变片由前至后分别为第一应变片9-1、第二应变片9-2、第三应变片9-3和第四应变片9-4，所述第一应变片9-1位于所述自由段中部；所述第二应变片9-2、第三应变片9-3和第四应变片9-4均布设在所述锚固段上，所述第二应变片9-2与所述锚固段前端之间的间距为8mm～12mm，所述第三应变片9-3位于所述锚固段的中部，所述第四应变片9-4与所述锚固段后端之间的间距为8mm～12mm。

并且，所述第一应变片9-1、第二应变片9-2、第三应变片9-3和第四应变片9-4均为电阻应变片且其均粘贴在测试用锚杆5上。

本实施例中，多根所述测试用锚杆5的结构均相同。如图8所示，每根所述测试用锚杆5均包括一根平直钢筋，所述平直钢筋的前端设置有扩大头5-1且其前部安装有承载环5-2，所述承载环5-2为钢环且其同轴套装在所述平直钢筋上，所述承载环5-2位于扩大头5-1后侧，所述平直钢筋上设置有对承载环5-2进行限位的限位凸台5-3，所述承载环5-2卡装于扩大头5-1与承载环5-2之间。

本实施例中，所述边坡模型的左侧壁、右侧壁和顶部均安装有多个加速度传感器和多个压力检测单元。

如图7所示，所述测试用格构架7上设置有多个应变测试点，每个所述应变测试点上均设置有内外两个架体应变片，内外两个所述架体应变片分别为布设在测试用格构架7内侧壁上的内侧应变片和布设在测试用格构架7外侧壁上的外侧应变片10。

本实施例中，所述应变测试点的数量为27个且27个所述应变测试点的布设位置，详见图7。

实际使用时，可根据具体需要，对所述应变测试点的数量和各应变测试点的布设位置分别进行相应调整。

本实施例中，内外两个所述架体应变片均为电阻应变片且其均粘贴在测试用格构架7上。

本实施例中，所述测试用格构架7由PVC板切割而成。

实际使用过程中，将所述边坡模型装于所述箱体内后，再将本实用新型水平固定安装在振动台上，之后启动所述振动台进行试验，使用操作过程非常简便。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：包括用于放置边坡模型的箱体和对所述箱体进行支撑的型钢支架，所述箱体装于所述型钢支架内，所述边坡模型装于所述箱体内；所述箱体包括布设在所述边坡模型底部的底板(3-3)、分别支立在所述边坡模型左右两侧的左挡板(2-1)和右挡板(2-2)以及分别支立在所述边坡模型前后两侧的前挡板(3-1)和后挡板(3-2)，所述左挡板(2-1)和右挡板(2-2)呈左右对称布设，所述前挡板(3-1)的高度低于后挡板(3-2)的高度；所述边坡模型的左右侧壁和前后侧壁均为竖向侧壁，所述左挡板(2-1)、右挡板(2-2)、前挡板(3-1)和后挡板(3-2)均呈竖直向布设；所述前挡板(3-1)与所述边坡模型之间通过第一聚乙烯泡沫板(8-1)进行分隔，所述后挡板(3-2)与所述边坡模型之间通过第二聚乙烯泡沫板(8-2)进行分隔；所述底板(3-3)呈水平布设且其上平铺有一层碎石垫层(8-3)，所述碎石垫层(8-3)垫装于所述边坡模型与碎石垫层(8-3)之间；

所述型钢支架包括底部平面框架(6-1)和安装在底部平面框架(6-1)上的外固定架(6-2)，所述底部平面框架(6-1)为呈水平布设的矩形框架；所述外固定架(6-2)包括安装在底部平面框架(6-1)上的底部水平架体(6-25)、位于所述模型箱左右两侧的左侧架体(6-21)和右侧架体(6-22)以及位于所述模型箱前后两侧的前侧架体(6-23)和后侧架体(6-24)，所述左侧架体(6-21)和右侧架体(6-22)呈对称布设且二者呈平行布设，所述前侧架体(6-23)和后侧架体(6-24)呈平行布设且二者均为矩形框架，所述前侧架体(6-23)的高度小于后侧架体(6-24)的高度；所述底部平面框架(6-1)、左侧架体(6-21)、右侧架体(6-22)、前侧架体(6-23)、后侧架体(6-24)和底部水平架体(6-25)均为由多根型钢杆件拼接而成的平面支架，所述左侧架体(6-21)、右侧架体(6-22)、前侧架体(6-23)和后侧架体(6-24)均呈竖直向布设；所述底部水平架体(6-25)底部固定有一块呈水平布设的矩形钢板(2)，所述底板(3-3)水平支撑于底部水平架体(6-25)上。

2.按照权利要求1所述的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：所述左挡板(2-1)、右挡板(2-2)、前挡板(3-1)、后挡板(3-2)和底板(3-3)均为木板。

3.按照权利要求1或2所述的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：所述碎石垫层(8-3)通过粘贴剂粘贴固定在底板(3-3)上。

4.按照权利要求1或2所述的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：所述边坡模型由坡体模型(1-1)和位于坡体模型(1-1)前侧的滑体模型(1-2)组成，所述坡体模型(1-1)分为下部模型和位于所述下部模型上方的上部模型，所述滑体模型(1-2)布设在所述上部模型前侧且二者之间为弧形滑面(4)；所述边坡模型的左右向宽度为1400mm～1600mm且其竖向高度为1200mm～1400mm，所述下部模型的前后向宽度为1900mm～2200mm，所述上部模型顶部的前后向宽度为450mm～550mm，所述滑体模型(1-2)顶部的前后向宽度为200mm～300mm，所述滑体模型(1-2)的竖向高度为900mm～1100mm，所述滑体模型(1-2)底部与坡体模型(1-1)前侧壁之间的间距为680mm～750mm。

5.按照权利要求1或2所述的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：所述底部平面框架(6-1)的前后向长度为2400mm～2600mm且其左右向宽度为1900mm～2100mm，所述外固定架(6-2)的前后向长度为2100mm～2300mm且其左右向宽度为1600mm～1700mm，所述前侧架体(6-23)的竖向高度为400mm～450mm，所述后侧架体(6-24)的竖向高度为1400mm～1500mm。

6.按照权利要求1或2所述的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：所述左挡板(2-1)和右挡板(2-2)均为侧部挡板，所述侧部挡板分为前侧挡板和位于所述前侧挡板后侧的后侧挡板，所述前侧挡板为直角梯形，所述后侧挡板为矩形；所述前挡板(3-1)和后挡板(3-2)均为矩形。

7.按照权利要求6所述的振动载荷作用下边坡锚固系统动力响应试验用模型箱，其特征在于：所述左侧架体(6-21)和右侧架体(6-22)均为侧部架体；所述侧部架体分为前侧部架体和位于所述前侧部架体后侧的后侧部架体，所述前侧部架体为直角梯形，所述后侧部架体为矩形。