[发明专利]变刚度预应力锚拉式挡土墙土拱效应试验模型装置及方法

权利要求书

1.一种变刚度预应力锚拉式挡墙土拱效应模型试验装置，其特征在于，包括一个框架，在所述的框架内填充有填料；所述的框架的顶部设有反力架，所述的反力架的底部设有千斤顶，所述的千斤顶施加的竖向力通过小加载板、应力扩散支架均布到大加载板，所述的大加载板对框架内的填料实施力；在所述的框架内设置有挡墙，所述的挡墙通过一个水平的锚杆直接连接预埋在填料中的多个锚定板；在框架外设有高速摄像机拍摄加载过程中填料的位移情况；在所述的挡墙墙面以设定间隔埋置土压力计、应变片、百分表；在千斤顶与反力架之间设置压力传感器；

所述挡墙包括墙身和墙底板；具体的形式包括四种：

第一种结构为墙身等截面设计，墙身与墙底板之间焊接；

第二种为在墙身增加肋柱，墙身与墙底板之间焊接；

第三种为减薄墙身的截面尺寸，墙身与墙底板之间焊接；

第四种结构尺寸同第三种，墙身与墙底板之间焊接变成铰接；

所述的框架的四个侧壁由3面钢架及1块有机玻璃板组装而成，其中有一侧钢架预留空洞方便进人试验操作；框架的底部为钢制底座；

所述的有机玻璃板布置在前面一侧，有机玻璃板与左侧和右侧钢架刚接；

所述反力架由工字钢拼装焊接组成，整体呈倒U型，且两端部通过螺栓与反力架固定装置连接；

所述土压力计安装在墙身是用来测量墙身受到的土压力的大小；所述百分表安装在墙身是用来测量墙身的水平位移的大小；所述应变片粘贴在墙身是用来检测墙身受力后的变形。

2.如权利要求1所述的挡墙土拱效应模型试验装置的试验方法，其特征在于，

1）在框架内的挡墙墙面以设定间隔埋置土压力计、百分表和应变片，石英砂按设定压实度分多层填筑至框架内；

2）当填筑石英砂高度大于锚固系统的高度时，反开挖预埋锚杆和锚定板，通过螺栓连接锚杆、锚定板和挡墙；

3）整个框架填筑满石英砂时，夯实整平顶面，在顶面依次布设大加载板、应力扩散支架、小加载板、千斤顶、压力传感器和反力架；

4）选用一种挡墙结构形式，选用一种加载方式，监测土压力变化情况、石英砂颗粒位移情况和挡墙位移情况；

5）设计四种不同挡墙结构形式以模拟挡墙刚度的变化，加载方式包括无预应力状态下的竖向加载、有预应力状态下的竖向加载、预应力与竖向荷载的比例加载方式，用于模拟不同应力路径对土压力重分布的影响；

6）改变挡墙结构形式和加载方式重复步骤1）-5），完成试验操作。