自平衡门架抗地表变形实验方法

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自平衡门架抗地表变形实验方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种抗地表变形实验方法，属于建筑工程技术领域。\n背景技术\n[0002] 近年来，我国对地下资源的开采和对地下空间的利用正越来越频繁，如地铁、隧道和地下建筑等地下工程极易引起地表不均匀沉降等变形，而处在这些地下工程上部的建筑物、构筑物、水利设施、输电线塔等由于受到地表不均匀沉降的影响，直接威胁到建筑物的结构安全，给人类生命及财产带来巨大的隐患；同时受地表不均匀沉降影响下的这些建筑物、构筑物、水利设施、输电线塔等是否还能正常使用？存在哪些结构危害？受损伤程度如何？如何修复？等等一系列问题值得我们去深入探讨研究。\n[0003] 现有技术中还没有一套贴近实际工程的试验装置用以模拟上部结构遭遇地表变形后内力、变形变化特点的试验方法。\n发明内容\n[0004] 为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种自平衡门架抗地表变形实验方法，制作简单、实施快捷，适用于实验室模拟地表变形条件下上部结构内力变化、变形特点的实验。\n[0005] 本发明是通过如下技术方案实现的：一种自平衡门架抗地表变形实验方法，[0006] 首先使门架顶梁、门架柱Ⅰ、门架柱Ⅱ和门架底梁刚性连接成自平衡门架结构，所述的门架底梁是包括上翼缘和下翼缘的梁结构；然后，在门架底梁内部制作有容置空间，所述的上翼缘上制作与所述的容置空间相贯通的长槽孔，容置空间内装有多个竖向变形装置，形成不均匀沉降空间；然后，在所述的上翼缘和下翼缘上有锚杆孔，在地基上有多个地锚孔洞，将门架底梁通过地锚与地面连接固定；然后，将试验构件放置于门架底梁上翼缘的长槽孔处，多个竖向变形装置的上端在初始位置连成一个水平平面形成支撑；然后对试验构件加载，同时调节多个竖向变形装置交错升降，模拟地表不均匀沉降，实现地表变形对上部结构影响的实验。\n[0007] 将加载装置固定于所述的门架顶梁上，向试验构件竖向加载，实现竖向荷载作用下结构抗地表变形试验研究。\n[0008] 将加载装置固定于所述的门架柱Ⅰ或门架柱Ⅱ上，向试验构件水平加载，实现水平方向荷载作用下结构抗地表变形试验研究。\n[0009] 将加载装置固定于所述的门架顶梁上，同时在所述的门架柱Ⅰ或门架柱Ⅱ上也固定加载装置，同时向试验构件加载，实现竖向加载、水平方向加载同时作用下结构抗地表变形试验研究。\n[0010] 对试验构件加载时，当加载大小<500KN时，无需在所述的门架顶梁、门架柱Ⅰ、门架柱Ⅱ和门架底梁的内侧连接处固定有掖脚；当加载大小≥500KN时，必须在所述的门架顶梁、门架柱Ⅰ、门架柱Ⅱ和门架底梁的内侧连接处固定有掖脚。\n[0011] 所述的掖脚是由掖脚柱Ⅰ和掖脚柱Ⅱ垂直刚性连接而成的“L”形连接体，掖脚柱Ⅰ外侧的连接端面Ⅰ和掖脚柱Ⅱ外侧的连接端面Ⅱ形成直角拐角，所述的连接端面Ⅰ和连接端面Ⅱ上有多个连接孔，安装时将连接端面Ⅰ和连接端面Ⅱ可拆卸的固定在门架顶梁、门架柱Ⅰ、门架柱Ⅱ和门架底梁的连接处。\n[0012] 所述的竖向变形装置是竖直设置的千斤顶，它包括缸体和伸缩杆；所述的缸体从所述的下翼缘穿过并连接在地面上，所述的伸缩杆的上端连接有能从所述的长槽孔伸出的顶板，多个所述的千斤顶在所述的容置空间内排成一排或数排。\n[0013] 在所述的长槽孔上覆盖有盖板翼缘，盖板翼缘的下部有插板伸入所述的容置空间内，在实验前或完成后，用盖板翼缘将长槽孔盖住。\n[0014] 本发明的有益效果是：本发明所提出的自平衡装置抗地表变形实验方法可直接施加上部竖向或水平荷载；也可直接施加底部变形；可同时施加上部荷载及底部已知变形。\n本发明解决了抗地表变形试验研究目前面临的诸多问题，实现了实验室模拟上部结构抗地表变形实验研究。可实现地表沉降模拟实验，可实现地表正负曲率变形的控制实验。本发明对自行设计的自平衡门架底梁上翼缘中部开槽，实现不均匀沉降空间，同时对门架底梁下翼缘开孔放置竖向变形装置,可实现模拟地表沉降不均匀沉降；可以实现地表变形对上部结构影响的实验；可实现上部结构在正常使用状态时突遇地表变形（已知变形特点）下其内力、变形变化特点试验；可以实现上部加载与下部地表变形同步实验。本发明在实验室实现方便，构造简单，操作便捷，能更好的模拟工程实际。\n附图说明\n[0015] 下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。\n[0016] 图1是本发明实验前装置示意图；\n[0017] 图2是本发明竖向及水平方向同时加载结构抗变形试验研究示意图；\n[0018] 图3是本发明竖向加载结构抗变形试验研究示意图；\n[0019] 图4是本发明水平方向加载结构抗变形试验研究示意图；\n[0020] 图5是是本发明门架底梁俯视图；\n[0021] 图6是图5的A-A剖视图；\n[0022] 图7是本发明门架底梁仰视图；\n[0023] 图8是本发明门架底梁盖板俯视图；\n[0024] 图9是图8的左视图；\n[0025] 图10是本发明掖脚结构示意图；\n[0026] 图10a是本发明掖脚结构主视图；\n[0027] 图10b是图10a的左视图；\n[0028] 图10c是图10a的右视图；\n[0029] 图10d是图10a的俯视图；\n[0030] 图11是本发明竖向变形装置示意图。\n[0031] 图中，a-门架顶梁；b-门架柱Ⅰ；c-门架柱Ⅱ；d-门架底梁；e-掖脚；e1、掖脚柱Ⅰ，e2、掖脚柱Ⅱ，e3、肋板，e4、连接端面Ⅰ，e5、连接端面Ⅱ；f-竖向变形装置；f1、顶板，f2、伸缩杆，f3、缸体；k-地锚孔洞；g-加载装置；s-试验构件；\n[0032] 1、上翼缘，2、下翼缘，3、腹板，4、通孔，5、锚杆孔，6、长槽孔，7、加强肋，8、插板，9、盖板翼缘，10、连接孔。\n具体实施方式\n[0033] 下面结合实施例对本发明进一步说明。\n[0034] 如图1、图2所示，一种自平衡门架抗地表变形实验方法，\n[0035] 首先使门架顶梁a、门架柱Ⅰb、门架柱Ⅱc和门架底梁d刚性连接成自平衡门架结构，所述的门架底梁d是包括上翼缘1和下翼缘2的梁结构；然后，在门架底梁d内部制作有容置空间，所述的上翼缘1上制作与所述的容置空间相贯通的长槽孔6，容置空间内装有多个竖向变形装置f，形成不均匀沉降空间；然后，在所述的上翼缘1和下翼缘2上有锚杆孔5，在地基上有多个地锚孔洞k，将门架底梁d通过地锚与地面连接固定；然后，将试验构件s放置于门架底梁d上翼缘1的长槽孔6处，试验构件s是本领域加载实验研究常用试验构件，多个竖向变形装置f的上端在初始位置连成一个水平平面形成支撑；然后对试验构件s加载，同时调节多个竖向变形装置f交错升降，模拟地表不均匀沉降，实现地表变形对上部结构影响的实验。翼缘，在本发明中是指平面或平板，如门架顶梁、底梁的上、下平面，及门架柱的侧平面。因为门架顶梁、底梁，及门架柱多采用“工”字形梁架结构，上述位置的平面向两边缘处伸出，故称“翼缘”，用翼缘代指上述位置的所有平面及平板结构。\n[0036] 如图3所示，将加载装置g固定于所述的门架顶梁a上，向试验构件s竖向加载，实现竖向荷载作用下结构抗地表变形试验研究。加载装置g是本领域加载实验研究常用加载装置，如液压缸。\n[0037] 如图4所示，将加载装置g固定于所述的门架柱Ⅰb或门架柱Ⅱc上，向试验构件s水平加载，实现水平方向荷载作用下结构抗地表变形试验研究。\n[0038] 如图2所示，将加载装置g固定于所述的门架顶梁a上，同时在所述的门架柱Ⅰb或门架柱Ⅱc上也固定加载装置g，同时向试验构件s加载，实现竖向加载、水平方向加载同时作用下结构抗地表变形试验研究。\n[0039] 如图1、图2所示，对试验构件s加载时，当加载大小<500KN时，无需在所述的门架顶梁a、门架柱Ⅰb、门架柱Ⅱc和门架底梁d的内侧连接处固定有掖脚e；当加载大小≥500KN时，必须在所述的门架顶梁a、门架柱Ⅰb、门架柱Ⅱc和门架底梁d的内侧连接处固定有掖脚e。\n[0040] 如图10所示，所述的掖脚e是由掖脚柱Ⅰe1和掖脚柱Ⅱe2垂直刚性连接而成的“L”形连接体，掖脚柱Ⅰe1外侧的连接端面Ⅰe4和掖脚柱Ⅱe2外侧的连接端面Ⅱe5形成直角拐角，所述的连接端面Ⅰe4和连接端面Ⅱe5上有多个连接孔10，安装时将连接端面Ⅰe4和连接端面Ⅱe5可拆卸的固定在门架顶梁a、门架柱Ⅰb、门架柱Ⅱc和门架底梁d的连接处。所述的掖脚柱Ⅰe1和掖脚柱Ⅱe2的内侧之间固定有肋板e3。\n[0041] 如图1、11所示，所述的竖向变形装置f是竖直设置的千斤顶，它包括缸体f3和伸缩杆f2；所述的缸体f3从所述的下翼缘2穿过并连接在地面上，所述的伸缩杆f2的上端连接有能从所述的长槽孔6伸出的顶板f1，多个所述的千斤顶在所述的容置空间内排成一排或数排。\n[0042] 如图8、图9所示，在所述的长槽孔6上覆盖有盖板翼缘9，盖板翼缘9的下部有插板8伸入所述的容置空间内，在实验前或完成后，用盖板翼缘9将长槽孔6盖住。\n[0043] 如图5、图6、图7所示，所述的上翼缘1和下翼缘2为板状，上翼缘1和下翼缘2之间连有腹板3，所述的上翼缘1和下翼缘2上有锚杆孔5，在地面上有多个地锚孔洞k，实验时根据需要可以通过门架底梁两端预留的地锚孔实现门架与地表的固定。所述的下翼缘2上有多个供千斤顶通过的通孔4，所述的上翼缘1和下翼缘2的两端有与所述的门架柱Ⅰb和门架柱Ⅱc连接的端板，所述的上翼缘1、下翼缘2和端板上有多个连接孔10，用于与门架其它部分连接。\n[0044] 所述的腹板3有两道，两道腹板3之间形成所述的容纳多个所述的竖向变形装置f的竖向容置空间。所述的腹板3与所述的上翼缘1和下翼缘2之间固定有多个加强肋7。\n[0045] 本发明制作简单、实施快捷，适用于实验室模拟地表变形条件下上部结构内力变化、变形特点的实验。