CN220339894U - 一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，包括顶部开口的模型箱、装填在模型箱中的土体和下端埋在土体中的模型杆；模型箱的左侧设置有反力架，拍摄架B；模型杆的上部设置有连接构件，水平加载定滑轮，第一钢丝绳，装载构件；反力架的上下两端均分别设置有可移动拉线式位移固定构件A。通过本实用新型的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，不仅能够更准确的施加水平荷载，以及得到模型杆的位移，准确反映电线杆及土体的承载变形特性，还具有试验周期短、花费少和不受场地限制等优点，还可以更好地设定边界条件、模型杆、土等材料特性，能够较好的获取所需数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土工程地基基础领域，特别涉及一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置。
背景技术
输电线杆倾覆倒塌是属于性质严重的安全生产事故，轻则造成经济损失，重则导致人员伤亡。随着国民经济的快速发展，电网规模持续扩大，电网形态和内外环境正发生深刻变化，发展与安全之间的矛盾长期存在。加之近年来自然灾害频发，极端气候给电网安全带来不利影响，大面积停电风险始终存在，大电网安全形势依然十分严峻。输电线杆的倾覆稳定性问题需要引起人们的重视。
目前为止，已有众多国内外学者采用理论分析、模型试验、数值模拟等方法对输电线杆的稳定性进行了大量研究，取得了一定的成果。但是，对输电线杆的倾覆机理的研究大多停留在经验性的基础上，未进行系统和深入的机理研究，研究成果仍不完善。另一方面，当前对于输电线杆的稳定性研究，大多是进行抗拔研究，较少的考虑水平荷载，在实际现场中，输电线杆受到风力等水平荷载不可忽视。因此，为了研究输电线杆在水平荷载作用下的倾覆机理及安全性，需要设计模型试验。
现场试验虽能准确反映电线杆及土体的承载变形特性，但其试验周期长，试验经费高，受场地、天气、设备等因素影响较大，不易控制变量。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型针对现有技术的不足，提供一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，不仅能够更准确的施加水平荷载，以及得到模型杆的位移，准确反映电线杆及土体的承载变形特性，还具有试验周期短、花费少和不受场地限制等优点，还可以更好地设定边界条件、模型杆、土等材料特性，能够较好的获取所需数据。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，包括顶部开口的模型箱、装填在模型箱中的土体和下端埋在土体中的模型杆；模型箱的左侧设置有反力架，模型箱的右侧设置有拍摄架B；模型杆的上部设置有连接构件，反力架的上端设置有水平加载定滑轮，连接构件的上端设置有绕过水平加载定滑轮的第一钢丝绳，钢丝绳远离连接构件的一端设置有装载构件；反力架的上下两端均分别设置有可移动拉线式位移固定构件A。
作为本实用新型的进一步改进，可移动拉线式位移固定构件A包括沿前后方向设置在反力架前后侧端内壁之间的可伸缩移动横杆，可伸缩移动横杆上开设有安装槽，可伸缩移动横杆上对应于安装槽的位置设置有用于固定拉线式位移计的固定单元，可伸缩移动横杆通过安装座安装在反力架上。
作为本实用新型的进一步改进，水平加载定滑轮通过第二钢丝绳与反力架的上端相连接。
作为本实用新型的进一步改进，反力架包括横梁和分别设置在横梁底部四个拐角处的立柱，四个立柱的上端均通过焊接的方式与横梁固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，连接构件为螺旋式螺丝。
作为本实用新型的进一步改进，装载构件为钢桶，钢桶中放置有砝码或沙袋。
作为本实用新型的进一步改进，连接构件通过第三螺丝调节圈口大小。
作为本实用新型的进一步改进，拍摄架B包括设置在地面上的三角支撑，三角支撑的上端设置有伸缩竖杆，伸缩竖杆的上端插接设置有伸缩横杆，伸缩竖杆的上端设置有用于对伸缩横杆进行固定的横向旋转钮，伸缩横杆远离伸缩竖杆的一端设置有夹头，伸缩竖杆包括与三角支撑的顶部相连接的支撑竖筒，支撑竖筒中竖向插接有支撑竖杆，支撑竖筒上设置有用于对支撑竖杆进行固定的竖向旋转钮，伸缩竖杆的有效高度通过竖向旋转扭进行调节，伸缩横杆位于伸缩竖杆左侧的长度通过横向旋转扭进行调节，夹头通过连接件与伸缩横杆相连接，夹头用于放置用来拍摄土体位移情况的高速相机。
作为本实用新型的进一步改进，固定单元包括设置在可伸缩移动横杆上且对应于安装槽处的上半环形连接件和下半环形连接件，上半环形连接件与下半环形连接件的连接处的一端通过第一螺丝进行固定，上半环形连接件与下半环形连接件的连接处的另一端通过第二螺丝进行固定，下半环形连接件的底部还设置有L型钢支架，下半环形连接件通过螺钉对L型钢支架的上端进行固定，拉线式位移计设置在L型钢支架的水平部的顶部。
作为本实用新型的进一步改进，安装座的端部还设置有防滑垫层。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：其一，本申请的技术方案，能够较为精准地得到模型杆与土体的交界处的位移，再除以模型杆的上端和土体上端之间的距离，便可以得到模型杆的倾斜率。本申请的技术方案所采用的模型试验采用分级加载方案，采用极限荷载的1/8-1/10，为每级的加载荷载，停止加载的标准为水平位移达到上一级加载的5倍。
其二，本申请的技术方案，能够对模型杆施加水平荷载，还可以通过对定滑轮上下位置的调整、实现斜拉荷载的施加，从而实现不同加载情况下，输电线杆承载变形及土体变形数据之间的对比。
其三，本申请的技术方案，能够通过高速相机得到不同加载情况或不同土体条件下的土体照片，经由PIV等处理，便可得到土体位移。
其四，本申请的技术方案，能够装填不同土体，如粉土、黏土等，实现不同土体条件下，对输电线杆倾覆机理的研究。
其五，本申请的技术方案，结构简单，受力明确，易于加工及组装，其制造成本及维护成本低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的可移动拉线式位移固定构件A的三维视图；
图3为本实用新型的固定单元的三维结构示意图；
图4为本实用新型的固定单元的正视结构示意图；
图5为本实用新型的连接构件上的螺丝的结构示意图。
图中：1、第二钢丝绳；2、水平加载定滑轮；3、反力架；4、装载构件；5、连接构件；6、模型杆；7、土体；8、模型箱；9、安装座；10、第一螺丝；11、拉线式位移计；12、可伸缩移动横杆；13、防滑垫层；14、第一钢丝绳；15、上半环形连接件；16、下半环形连接件；17、螺钉；18、L型钢支架；19、第二螺丝；20、第三螺丝；21、连接件；22、夹头；23、伸缩横杆；24、横向旋转扭；25、竖向旋转扭；26、伸缩竖杆；27、三角支撑。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步清楚阐述本实用新型的内容，但本实用新型的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
如图1所示，一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，包括顶部开口的模型箱8、装填在模型箱8中的土体7和下端埋在土体7中的模型杆6；模型箱8的左侧设置有反力架3，模型箱8的右侧设置有拍摄架B；模型杆6的上部设置有连接构件5，反力架3的上端设置有水平加载定滑轮2，连接构件5的上端设置有绕过水平加载定滑轮2的第一钢丝绳14，钢丝绳远离连接构件5的一端设置有装载构件4；反力架3的上下两端均分别设置有可移动拉线式位移固定构件A。
如图1、2所示，可移动拉线式位移固定构件A包括沿前后方向设置在反力架3前后侧端内壁之间的可伸缩移动横杆12，可伸缩移动横杆12上开设有安装槽，可伸缩移动横杆12上对应于安装槽的位置设置有用于固定拉线式位移计11的固定单元，可伸缩移动横杆12通过安装座9安装在反力架3上。
如图1所示，水平加载定滑轮2通过第二钢丝绳1与反力架3的上端相连接。
如图1所示，反力架3包括横梁和分别设置在横梁底部四个拐角处的立柱，四个立柱的上端均通过焊接的方式与横梁固定连接。
如图5所示，连接构件5为螺旋式螺丝。装载构件4为钢桶，钢桶中放置有砝码或沙袋。
如图5所示，连接构件5通过第三螺丝20调节圈口大小。
如图1所示，拍摄架B包括设置在地面上的三角支撑27，三角支撑27的上端设置有伸缩竖杆26，伸缩竖杆26的上端插接设置有伸缩横杆23，伸缩竖杆26的上端设置有用于对伸缩横杆23进行固定的横向旋转钮，伸缩横杆23远离伸缩竖杆26的一端设置有夹头22，伸缩竖杆26包括与三角支撑27的顶部相连接的支撑竖筒，支撑竖筒中竖向插接有支撑竖杆，支撑竖筒上设置有用于对支撑竖杆进行固定的竖向旋转钮，伸缩竖杆26的有效高度通过竖向旋转扭25进行调节，伸缩横杆23位于伸缩竖杆26左侧的长度通过横向旋转扭24进行调节，夹头22通过连接件21与伸缩横杆23相连接，夹头22用于放置用来拍摄土体7位移情况的高速相机。
如图2、3、4所示，固定单元包括设置在可伸缩移动横杆12上且对应于安装槽处的上半环形连接件2115和下半环形连接件2116，上半环形连接件2115与下半环形连接件2116的连接处的一端通过第一螺丝10进行固定，上半环形连接件2115与下半环形连接件2116的连接处的另一端通过第二螺丝19进行固定，下半环形连接件2116的底部还设置有L型钢支架18，下半环形连接件2116通过螺钉17对L型钢支架18的上端进行固定，拉线式位移计11设置在L型钢支架18的水平部的顶部。
根据本实用新型的另一个实施例，如图2所示，安装座的端部还设置有防滑垫层13。
本申请的技术方案的工作原理：步骤一：将装有连接构件5的模型杆6埋入土体7中；
步骤二：根据预先设计的高度，将移动拉线式位移固定构件的位置固定于反力架3上，并将拉线式位移计11通过固定于L型钢支架18上；
步骤三：在反力架3上方的横梁处安装水平加载定滑轮2，并将连接构件5通过第一钢丝绳14连接到装载构件4上；
步骤四：微调第二钢丝绳1在反力架3上的横梁处的位置及长度，来实现对水平加载定滑轮2的位置的调整，根据试验需求，在装载构件4上加装砝码或沙袋，实现对模型杆6的水平方向的加载试验；
步骤五：通过拉线式位移计11测得实际施加于模型杆6顶部和模型杆3紧邻土体位置的位移；
步骤六：在模型箱8侧边设置拍摄架B，用高速相机拍摄不同加载情况下的模型杆6在土体7中的位移，再除以模型杆6的上端和土体7上端之间的距离，便可以得到模型杆6的倾斜率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：包括顶部开口的模型箱(8)、装填在模型箱(8)中的土体（7）和下端埋在土体(7)中的模型杆(6)；模型箱(8)的左侧设置有反力架(3)，模型箱(8)的右侧设置有拍摄架B；所述模型杆(6)的上部设置有连接构件(5)，所述反力架(3)的上端设置有水平加载定滑轮（2），所述连接构件(5)的上端设置有绕过水平加载定滑轮（2）的第一钢丝绳(14)，钢丝绳远离连接构件（5）的一端设置有装载构件(4)；所述反力架(3)的上下两端均分别设置有可移动拉线式位移固定构件A。
2.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述可移动拉线式位移固定构件A包括沿前后方向设置在反力架前后侧端内壁之间的可伸缩移动横杆(12)，可伸缩移动横杆(12)上开设有安装槽，可伸缩移动横杆（12）上对应于安装槽的位置设置有用于固定拉线式位移计（11）的固定单元，可伸缩移动横杆(12)通过安装座(9)安装在反力架(3)上。
3.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述水平加载定滑轮(2)通过第二钢丝绳(1)与反力架(3)的上端相连接。
4.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述反力架(3)包括横梁和分别设置在横梁底部四个拐角处的立柱，四个立柱的上端均通过焊接的方式与横梁固定连接。
5.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述连接构件(5)为螺旋式螺丝。
6.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述装载构件(4)为钢桶，所述钢桶中放置有砝码或沙袋。
7.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述连接构件(5)通过螺丝(20)调节圈口大小。
8.如权利要求1所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述拍摄架B包括设置在地面上的三角支撑(27)，三角支撑(27)的上端设置有伸缩竖杆（26），伸缩竖杆（26）的上端插接设置有伸缩横杆(23)，伸缩竖杆(26)的上端设置有用于对伸缩横杆(23)进行固定的横向旋转钮(24)，伸缩横杆(23)远离伸缩竖杆(26)的一端设置有夹头(22)，伸缩竖杆(26)包括与三角支撑的顶部相连接的支撑竖筒，支撑竖筒中竖向插接有支撑竖杆，支撑竖筒上设置有用于对支撑竖杆进行固定的竖向旋转钮(25)，夹头通过连接件（21）与伸缩横杆(23)相连接，夹头(22)用于放置用来拍摄土体位移情况的高速相机。
9.如权利要求2所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述固定单元包括设置在可伸缩移动横杆(12)上且对应于安装槽处的上半环形连接件(15)和下半环形连接件(16)，所述上半环形连接件(15)与下半环形连接件(16)的连接处的一端通过第一螺丝(10)进行固定，上半环形连接件(15)与下半环形连接件(16)的连接处的另一端通过第二螺丝(19)进行固定，下半环形连接件(16)的底部还设置有L型钢支架(18)，所述拉线式位移计（11）设置在L型钢支架（18）的水平部的顶部。
10.如权利要求2所述的输电线杆抗倾覆模型试验的水平荷载加载装置，其特征在于：所述安装座（9）的端部还设置有防滑垫层(13)。
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