[发明专利]研究不良地质体与桥梁结构相互作用的试验平台和方法

说明书

技术领域

本发明涉及研究不良地质体与桥梁结构相互作用的试验平台及其试验方法，适用于铁路、公路、水利等涉及复杂高陡边坡灾害的大型工程设计及监测领域中。

背景技术

当前的铁路、公路、水利等工程设计多分专业进行，能综合考虑桥梁结构与高陡边坡及支挡结构相互作用的研究尚不多见，工程设计过程中遇到此类问题时多依靠经验，缺乏理论依据，亟需开展相关研究尤其是现场试验研究。

发明内容

本发明为一种研究不良地质体与桥梁结构相互作用的试验平台，以解决铁路、公路、水利等设计及监测关键技术问题，突破工程应用技术瓶颈，并为工程设计提供设计理论依据。

本发明的技术方案是：一种研究不良地质体与桥梁结构相互作用的试验平台，其特征在于，包括桥梁原型结构系统、滑坡推力加载系统和监测系统，在不良质体上开挖出加载空间，在该加载空间内设有桥梁原型结构系统和滑坡推力加载系统，在该桥梁原型结构系统和滑坡推力加载系统装有监测系统。

所述的该桥梁原型结构系统包括浆砌片石挡墙、钻孔桩和桥梁承台，浆砌片石挡墙设在该加载空间靠河侧上部，桥梁承台浇筑在钻孔桩的顶端。

所述的滑坡推力系统包括加载墙、浇筑反力墙和千斤顶，该浇筑反力墙设在该加载空间面对高坡的一侧，在该浇筑反力墙的另一侧设有加载墙，在该加载墙与浇筑反力墙的相对面设有钢板，在钢板之间装有多个千斤顶。

所述的监测系统包括地表位移监测传感器、深部位移监测装置、土压力计、钢筋应力计和裂缝计，在整个试验平台的顶部和底部分别设置多个地表位移监测传感器和深部位移监测装置，在该加载墙面对该桥梁原型结构系统的一侧设有土压力计，在该钻孔桩内设有钢筋应力计，在该加载墙与浇筑反力墙相对面的钢板之间设有裂缝计，在该裂缝计上装有百分表，该监测系统全程监测加载过程中桥梁结构及周边岩土体的受力与变形特征。

所述的浇筑反力墙由抗滑桩和混凝土挡墙组成，混凝土挡墙浇筑在一排抗滑桩靠山侧。

一种应用所述的试验平台的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)开挖加载空间，在加载空间内浇筑加载墙和浇筑反力墙；

(2)在加载墙山侧墙面及抗滑桩河侧墙面之间安装千斤顶和裂缝计；

(3)浇筑八个孔桩和一个承台，进行浆砌片石挡墙的施工；

(4)安装深部位移监测装置、土压力计、钢筋应力计、并将测线通过内包塑胶软管外包PVC管的方式保护后引至地表数据采集器；

(5)试验加载：以千斤顶整体水平加载的方式模拟滑体作用于抗滑桩前岩土体的水平滑移荷载；

(6)试验卸载：试验加载过程完毕后，千斤顶水平加载力卸载，并拆除监测系统。

所述的步骤(1)中：按照试验方案设计尺寸开挖加载空间，一次开挖完成加载墙和加载空间至设计深度，安设加载墙钢筋笼，支设加载墙模板，浇筑完成加载墙及底座。

所述的步骤(2)中：按照设计布设千斤顶至相应位置并固定，随后将千斤顶油管引至地表，统一由各自油泵控制，调试并完成加载准备工作。

所述的步骤(4)中：在两个靠山侧的钻孔桩内的钢筋笼安装钢筋应力计；在承台山侧、加载墙河侧以及承台与浆砌片石挡墙之间均布设土压力计；承台内浇筑前预置测斜管后再浇筑，并在桥梁承台两侧、承台与抗滑桩之间以及承台河侧布设深部位移测斜管；抗滑桩顶、承台顶、承台两侧、承台与抗滑桩之间、承台河侧布设地表位移监测点；加载空间全深度范围内均通过百分表监测加载位移，加载空间内各排千斤顶内均至少布设台自动化裂缝计用于监测千斤顶水平加载位移。

所述的步骤(5)中：单次的加载量通过千斤顶整体水平位移控制，并通过测试记录千斤顶压力表进行核算；加载后每隔一端时间测量一次数据，待各数据稳定后，再进行下一次加载；当加载至承台或承台河侧地表变形位移速率骤增时，进行加载量标记并增加监测频率；继续对抗滑桩进行加载，进行加载量标记并持续观测记录抗滑桩及桥梁承台至完全破坏的全程相应测试数据；然后进行步骤(6)的卸载，监测系统拆除后进行典型点开挖，观察并记录桥梁承台、抗滑桩的变形破坏情况后，并用混凝土对加载空间进行回填。

本发明的优点是：通过采用现场定量试验手段，测试不良质体支挡结构在最不利工况下临近桥梁结构的变形情况，探究桥隧结构在高陡边坡岩土体及与边坡支挡结构作用下的受力、变形特性，解决设计关键技术问题，突破了工程应用技术瓶颈。

附图说明

图1是本发明的断面结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的千斤顶布置示意图(图2中A处的局部放大图)；