[发明专利]一种平板载荷室内模型试验装置及使用方法

权利要求书

1.一种平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：包括模型槽、反力模块、牵拉模块和量测模块；

模型槽内充填有待沉降土体；

反力模块包括液压千斤顶、反力架和承压板；

反力架包括反力横梁、立柱和外接框架；外接框架同轴套设在模型槽的外周且位置固定；反力横梁水平设置在外接框架的正上方，且通过立柱与外接框架相连接；

液压千斤顶的顶部与反力横梁相连接，液压千斤顶能对承压板施加压力荷载；承压板位于待沉降土体的正上方；

牵拉模块包括拉杆，拉杆与位于液压千斤顶外侧的反力横梁底部滑动连接；拉杆底部设置有电磁铁，当拉杆滑移至液压千斤顶处时，电磁铁能将承压板或液压千斤顶进行电磁吸附；

量测模块包括磁铁、可伸缩杆、位移传感器、电脑和横杆；

横杆水平放置在模型槽顶部；

磁铁吸附在承压板顶部，磁铁顶部与可伸缩杆底部相连接，可伸缩杆顶部连接位移传感器；通过调节可伸缩杆的竖向长度，能使位移传感器的测量头与横杆相接触，位移传感器与电脑相连接。

2.根据权利要求1所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：反力横梁的高度能够调节。

3.根据权利要求2所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：立柱与反力横梁螺纹连接，位于反力横梁两侧的立柱上各套装一个六角螺母，通过调节六角螺母，实现反力横梁的高度调节。

4.根据权利要求1所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：牵拉模块还包括滑轮、滑槽和电控制装置，滑槽设置在反力横梁底部，滑轮设置在拉杆顶部，拉杆和电磁铁均与电控制装置相连接。

5.根据权利要求1所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：反力横梁上设置有水平泡。

6.根据权利要求1所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：外接框架包括反力底架和拼接在反力底架四周的四块反力侧架；反力底架压放在模型槽下方，反力侧架位于模型槽的外周。

7.根据权利要求6所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：反力底架内设置有十字形內撑架，每个反力侧架内均设置有两根竖柱和一根横柱。

8.根据权利要求1所述的平板载荷室内模型试验装置，其特征在于：液压千斤顶包括手动油泵、油管和千斤顶油缸，手动油泵设置在反力横梁顶部，千斤顶油缸设置在反力横梁底部，手动油泵通过油管与千斤顶油缸相连接。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的平板载荷室内模型试验装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，反力架安装，包括如下步骤：

步骤11，外接框架安装：将底架置于模型槽下部，将四块反力侧架紧贴模型槽外壁面放置并通过螺栓与底架相连接；

步骤12，反力横梁安装：将四根立柱底部与相平行的两块反力侧架顶部螺纹连接，在每根立柱的顶部螺纹上分别放入一个六角螺母后，将反力横梁安装在四个立柱上，再分别在每根立柱上旋入一个六角螺母，从而使得位于反力横梁上下表面的每根立柱上各有一个六角螺母；

步骤13，反力横梁调平：通过旋转六角螺母，使反力横梁位于设定高度；然后微调六角螺母，观察水平泡，使反力横梁底部保持水平；

步骤2，待沉降土体充填：采用分层压实填充的方法，将待沉降土体填充在模型槽中并至设定高度；

步骤3，承压板无承压放置：拉杆滑移至液压千斤顶附近，电控制装置使电磁铁通电，使电磁铁与承压板电磁吸附；接着，电控制装置驱动拉杆底部高度下降，则承压板高度下降至待沉降土体上方中央，并与待沉降土体刚好接触且无承压；其中，液压千斤顶包括手动油泵、油管和千斤顶油缸，手动油泵设置在反力横梁顶部，千斤顶油缸设置在反力横梁底部，手动油泵通过油管与千斤顶油缸相连接；

步骤4，测量模块安装：磁铁吸附于承压板上方，横杆横置在模型槽上方且保持水平，调整可伸缩杆高度，使得位移传感器测量头保持竖直且恰好接触横杆，并将位移传感器的初始读数设置为0；

步骤5，承压板自重沉降量测量：电控制装置使电磁铁断电，待沉降土体在承压板的自重作用下沉降，位移传感器此时显示的读数a则为测得的承压板自重沉降量；

步骤6，千斤顶油缸无承压安装：将手动油泵与千斤顶油缸通过油管相连，将千斤顶油缸与反力横梁下的拉杆相连；电控制装置使电磁铁通电，使电磁铁与千斤顶油缸电磁吸附，电磁吸力不小于千斤顶油缸的自重；接着，电控制装置驱动拉杆底部高度下降，将千斤顶油缸竖直放在承压板的顶部凹槽中，此时，千斤顶油缸顶部与反力横梁底部接触而不产生压力，与承压板接触也不产生压力；

步骤7，千斤顶油缸自重沉降量测量：电控制装置使电磁铁断电，待沉降土体因千斤顶油缸的自重而沉降，位移传感器此时的显示读数为b， b-a则为测得的千斤顶油缸自重沉降量；

步骤8，分级载荷施加及沉降量测量：将设定施加压力减去承压板和千斤顶油缸自重压力及油路阻力产生的压力，即为油泵所加压力，观察压力表，按压手动油泵分级加荷，位移传感器实时监测待沉降土体的沉降量，并在电脑中进行显示。