专利名称：模拟高速交通移动荷载作用的试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通工程领域的试验加载装置，尤其是涉及一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统。
背景技术：
随着社会经济的发展需要，我国交通基础设施建设进入了一个大发展时期，高速公路等现代交通设施建设大幅增加，并呈现交通量大、频率高等特点。路基对于路面结构而言，其主要功能是承载由面层传递来的车轮荷重，并支持路面结构，在交通荷载的反复作用下，由于软土地基和路基本身的循环累积变形，路基会发生沉降并导致上部路面结构的破坏，路基的沉降和不均勻沉降在路面结构永久变形的开始和传递过程中起着关键性的作用，并直接影响着路面的使用性能。因此，如何控制高速交通荷载作用下路基的变形和承载特性是保证高速交通设施正常运行的关键技术问题。
交通荷载的突出特点呈现为高速和移动的特性，对于此类高速交通移动荷载的研究起步较晚，相关研究成果较少。有限的研究结果表明，对于桩承式基础，交通荷载加载前后，桩侧的摩阻力及刚度都有明显的降低，其中设计基准期内不同幅值循环荷载的作用次数及出现概率对于评价桩基础承载力及变形特性非常关键。目前相关的研究主要是以理论研究和现场实测为主，还缺乏实用有效的分析方法。为弥补理论分析的局限性，对于重要工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中最为关键技术难点是如何模拟交通荷载的高速移动特性。经查询相关的专利和科技文献数据库，目前尚未发现有关高速交通移动荷载试验模拟装置的研究报道。在实际工程中，高速公路、高速铁路、飞机跑道等均受到此类高速移动荷载的作用，本发明专利可以推广到相关领域的分析与设计，具有重要的工程应用价值，也是目前交通领域分析与设计亟待解决的难点问题。发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广、模拟精度高的模拟高速交通移动荷载作用的试验系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现
一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于，包括
承载框架子系统；
模型槽子系统，该模型槽子系统安装在承载框架子系统内部；
移动荷载加载装置，该移动荷载加载装置设置在模型槽子系统内，所述的移动荷载加载装置包括移动加载器、正向移动加载器、反向移动加载器和移动加载轨道，所述的正向移动加载器、反向移动加载器分别固定在移动加载轨道两端，所述的移动加载器设在移动加载轨道上，所述的移动加载器分别与正向移动加载器、反向移动加载器连接，通过设置在移动加载轨道两端的正向移动加载器、反向移动加载器产生高速移动荷载作用；
垂向加载框架子系统，该垂向加载框架子系统连接在承载框架子系统上端；
垂向加载作动器，该垂向加载作动器一端固定在垂向加载框架子系统上，另一端垂直对准移动荷载加载装置，模拟交通荷载的竖向振动作用。
所述的正向移动加载器、反向移动加载器均通过离心旋转电机实现，控制离心旋转转机的转速和方向实现模拟移动荷载的速度和频率。
所述的模型槽子系统包括槽钢骨架、有机玻璃和加固角钢，所述的槽钢骨架的前后左右四面通过有机玻璃密封成型后，通过加固角钢来固定。
所述的承载框架子系统由钢结构焊接而成。
所述的承载框架子系统上设有可拆卸的支撑梁。
所述的垂向加载作动器对准移动加载器，所述的垂向加载作动器产生竖向的交通荷载作用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
1、适用范围广、模拟精度高，突破了现有试验装置不能模型移动荷载作用的限制， 能够模拟高速交通荷载移动作用的关键特性，且作动器的位置任意可调，能够很好地适应高速交通荷载移动特性。
2、在实际工程中，高速公路、高速铁路等均受到此类高速移动荷载的作用，可以推广到相关领域的分析与设计。


图1为本发明的主视结构示意图2为本发明的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-2本发明模拟高速交通移动荷载作用的试验系统包括承载框架1、槽钢骨架2、有机玻璃3、垂向加载框架4、移动加载器5、正向移动加载器6、反向移动加载器7、垂向加载横梁8、移动加载轨道9、垂向加载作动器10和支撑梁11。模型槽由槽钢骨架2和有机玻璃3构成，并在模型槽中间部位设置加固角钢12，使用有机玻璃3可方便观察试验中土体及桩的位移情况；模型槽和承载框架独立设计加工，模型槽可由一端推入承载框架1 ；正向移动加载器6和反向移动加载器7可产生模拟高速交通的移动荷载；移动加载器5可在移动限位轨道9内高速移动。依据所要模拟的高速移动荷载速度和频率，控制离心旋转转机的转速和旋转方向，实现高速交通移动荷载的模拟。
如图1-2所示，模型槽长为3000mm，高为1000mm，宽为800mm，由槽钢骨架2和有机玻璃3构成，并在模型槽中间部位设置加固角钢12，宽度为75mm，厚度为5mm，有机玻璃3 厚度为10mm，便于观测土体内部位移，承载框架1长为1800mm，高为2570mm，宽为1300mm， 由槽钢和工字钢焊接而成，其上的支撑梁11与承载框架1通过螺栓连接，拆卸简便，以实现模型槽从一端推入承载框架1中，垂向加载框架4为两块腹板和两块翼缘组成的型钢，翼缘宽度为100mm，厚度为10mm，腹板宽度为100mm，厚度为10mm，高度为1250mm。调整垂向加载框架4、垂向加载横梁8和垂向加载作动器10的位置，使垂向加载作动器10的加载端与移动加载器5相连，通过外部计算机控制垂向加载作动器行为，即可实现对加载装置的移动加载模型试验。其中的关键是保证正向移动加载器6、反向移动加载器7来反复拉动移动加载器5在加载轨道9中的高速移动。
本装置的工作过程在模型槽中装填试验用土体，土体中埋置试验模型加载装置， 可以进行桩基础、浅基础以及地基土等各类常规地基基础形式在高速移动荷载作用下的变形和承载特性，通过调整垂向加载框架4的位置，使其与移动加载器5共面，并固定在承载框架1上，调整垂向加载横梁8的高度，将其固定在垂向加载框架4上，调整垂向加载作动器10的位置，使其下端对准移动加载器，上端固定在垂向加载横梁8上；通过正向移动加载器6和反向移动加载器7产生预定的高速移动荷载作用，使其满足加载位置满足要求；通过外部计算机控制，即可对地基基础实现高速移动荷载的作用，并可即时记录加载情况，包括荷载频率、大小、波形等；通过测量装置可收集数据，分析地基基础在高速交通荷载作用下的承载及变形特性，以及地基基础周围土体发生的位移情况。
权利要求
1.一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于，包括承载框架子系统；模型槽子系统，该模型槽子系统安装在承载框架子系统内部；移动荷载加载装置，该移动荷载加载装置设置在模型槽子系统内，所述的移动荷载加载装置包括移动加载器、正向移动加载器、反向移动加载器和移动加载轨道，所述的正向移动加载器、反向移动加载器分别固定在移动加载轨道两端，所述的移动加载器设在移动加载轨道上，所述的移动加载器分别与正向移动加载器、反向移动加载器连接，通过设置在移动加载轨道两端的正向移动加载器、反向移动加载器产生高速移动荷载作用；垂向加载框架子系统，该垂向加载框架子系统连接在承载框架子系统上端；垂向加载作动器，该垂向加载作动器一端固定在垂向加载框架子系统上，另一端垂直对准移动荷载加载装置，模拟交通荷载的竖向振动作用。
2.根据权利要求1所述的一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于， 所述的正向移动加载器、反向移动加载器均通过离心旋转电机实现，控制离心旋转转机的转速和方向实现模拟移动荷载的速度和频率。
3.根据权利要求1所述的一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于， 所述的模型槽子系统包括槽钢骨架、有机玻璃和加固角钢，所述的槽钢骨架的前后左右四面通过有机玻璃密封成型后，通过加固角钢来固定。
4.根据权利要求1所述的一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于， 所述的承载框架子系统由钢结构焊接而成。
5.根据权利要求1所述的一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于， 所述的承载框架子系统上设有可拆卸的支撑梁。
6.根据权利要求1所述的一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，其特征在于， 所述的垂向加载作动器对准移动加载器，所述的垂向加载作动器产生竖向的交通荷载作用。
全文摘要
本发明涉及一种模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，包括承载框架子系统；模型槽子系统，该模型槽子系统安装在承载框架子系统内部；移动荷载加载装置，该移动荷载加载装置设置在模型槽子系统内，所述的移动荷载加载装置通过设置在移动加载轨道两端的正向移动加载器、反向移动加载器产生高速移动荷载作用；垂向加载框架子系统，该垂向加载框架子系统连接在承载框架子系统上端；垂向加载作动器，该垂向加载作动器一端固定在垂向加载框架子系统上，另一端垂直对准移动荷载加载装置，模拟交通荷载的竖向振动作用。与现有技术相比，本发明具有可以模拟高速交通荷载的移动作用，具有便于操作和实用性强等优点。
文档编号G01N19/00GK102539313SQ20121002551
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者李彦初, 梁发云, 黄茂松 申请人:同济大学