[发明专利]梯形沟谷的主应力偏转试验装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种梯形沟谷的主应力偏转试验装置及使用方法，包括试验箱和升降装置和左、右边侧壁板，左、右边侧壁板上均包括可调倾斜板，可调倾斜板通过牵引装置与锁紧装置来调整其倾斜角度。采用本发明的装置和使用方法，可以测试不同倾斜角度下的沟谷的主应力偏转效应下的土压力。

技术领域

本发明涉及一种试验设备领域，具体涉及一种梯形沟谷的主应力偏转试验装置及使用方法。

背景技术

梯形沟谷中设置涵洞结构物的主压力分布，是近年来岩土工程领域较为热门的研究之一，如岩土工程学报2008年发表的“沟埋式涵洞非线性土压力试验研究与数值模拟”，岩土力学2013年发表的“钢筋混凝土箱涵竖向土压力理论研究——梯形沟谷设涵”等文章，均对沟谷中涵洞的土压力进行了重点研究。然而，上述研究仅仅限于理论与数值模拟，还缺乏试验支持。究其原因，在于缺乏合适的试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种梯形沟谷的主应力偏转试验装置及使用方法，该装置用于测试不同倾斜角度条件下的沟谷中埋设涵洞的土拱效应。。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：梯形沟谷的主应力偏转试验装置，包括试验箱(4)和升降装置(6)。

试验箱(4)包括：左、右边侧壁板(8)、试验箱(4)的底部设置的结构单元板(5-4)与非结构单元板(5-3)；结构单元板(5-4)能够上下活动，用于模拟涵洞，非结构单元板(5-3)固定设置，用于模拟填土基础；所述左、右边侧壁板(8)均包括：侧壁板前板(8-1)、侧壁板后板(8-2)、钢丝绳缠绕轴(8-6-2)、可调倾斜板(8-4)；可调倾斜板(8-4)底边设置有转轴(8-4-1)，转轴(8-4-1)插入侧壁板前板(8-1)和侧壁板后板(8-2)底部。

可调倾斜板(8-4)通过牵引装置与钢丝绳缠绕轴(8-6-2)控制倾斜度。

所述牵引装置结构为：钢丝绳(8-5)连接可调倾斜板(8-4)，在侧壁板前板(8-1)高出试验箱的前板的部位设置有遥杆(8-6-1)和钢丝绳缠绕轴(8-6-2)，转动遥杆(8-6-1)与钢丝绳缠绕轴(8-6-2)固接；摇动摇杆(8-6-1)时，钢丝绳(8-5)不断在钢丝绳缠绕轴(8-6-2)上被缠绕，可调倾斜板(8-4)在钢丝绳(8-5)的带动下向上/向下转动，可调倾斜板(8-4)与水平面的夹角增大/减小；所述钢丝绳缠绕轴(8-6-2)上还设置有锁紧装置，其贯穿侧壁板前板(8-1)和侧壁板后板(8-2)且突出到侧壁板前板(8-1)，侧壁板前板(8-1)的外侧的钢丝绳缠绕轴(8-6-2)上套设一棘轮(8-6-3)，棘轮(8-6-3)与钢丝绳缠绕轴(8-6-2)通过螺纹连接；棘轮(8-6-3)与止回轴(8-6-5)上的棘爪(8-6-4)相互配合，止回轴(8-6-5)上设置预紧弹簧，使得止回轴端部的棘爪(8-6-4)有预压力。

进一步，在试验箱的前、后板底部的内壁(4-1-1’)与边框底板(4-1-2)之间形成凹槽，在前、后板底部凹槽相对应的地方设置有长通孔；在试验箱设置左、右边侧壁板(8)，左、右边侧壁板(8)的下部插入到上述凹槽中，通过水平螺栓螺母组件(4-1-6)将左、右边侧壁板(8)与试验箱的前、后板固接在一起；所述侧壁板前板(8-1)底部插入到箱体前板底部的凹槽中，侧壁板后板(8-2)插入到箱体后板底部的凹槽中，在侧壁板前板(8-1)上还设置有弧度刻度，其范围为0°-90°，弧度刻度以转轴(8-4-1)为圆心，其用于观察可调倾斜板(8-4)的角度；填土由前、后板的内壁(4-1-1’)、在试验箱底部设置左、右边侧壁板(8)的可调倾斜板(8-4)、结构单元板、非结构单元板来承担。

进一步，每完成一次棘轮-棘爪锁定动作，可调倾斜板的角度变化在0.5°以内。