[发明专利]一种高桩码头模型加载装置及其加载方法

说明书

本发明公开一种高桩码头模型加载装置及其加载方法，包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；地形模拟装置包括若干个碎石槽，碎石槽内装有碎石；加载模拟装置包括固定架，固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽置于底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码穿过孔与卡槽螺纹连接，固定架的左右两侧设有横向杆和沿横向杆滑动的滑轮，滑轮的高度与桩台的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基置于碎石槽中，桩台顶部铺有竖向加载垫板。本发明旨在填补目前高桩码头研究领域的空白，运用实际制作模型的方法更加直观性地观测高桩码头正常工作和破坏时的状态和机理。

技术领域

本发明属于高桩码头技术领域，具体涉及一种高桩码头模型加载装置及其加载方法。

背景技术

码头是港口的主要组成部分，它是船舶停靠、货物装卸和上下游客的水陆交接平台。新中国成立以来，我国沿海从港口年吞吐量1000多万吨到现在81.7亿吨，可以说是奇迹般地增长。但尽管港口吞吐能力增速很快，但仍然满足不了我国货运量的增长。所以建设深水港口和专业泊位和迫切。

目前国内码头的结构形式主要有重力式码头，板桩式码头和高桩码头。其中高桩码头适宜做成透空结构，其结构轻，沙石料用量省，适用于可以沉桩的各种地基，特别适用于软土地基而被广泛使用。但是高桩码头结构承载能力有限，易发生侧向位移、变形、开裂等现象也困扰着每个港口工程师。

高桩码头的研究现阶段一直停留在简化计算和有限元分析软件计算来分析高桩码头的各项性能指标，但缺少必要的实验数据。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高桩码头模型加载装置及其加载方法，旨在填补目前高桩码头研究领域的空白，运用实际制作模型的方法更加直观性地观测高桩码头正常工作和破坏时的状态和机理。

本发明的技术方案如下，一种高桩码头模型加载装置，包括高桩码头模型、地形模拟装置和加载模拟装置；所述高桩码头模型包括桩台和桩基；所述地形模拟装置包括若干个碎石槽，碎石槽内装有碎石；加载模拟装置包括固定架，所述固定架由底座，顶面支架和位于底座和顶面支架的支撑架构成，碎石槽置于底座上，顶面支架的竖直方向开有若干个孔，竖向加载砝码穿过孔与卡槽螺纹连接(顶面支架悬挂有竖向加载砝码)，固定架的左右两侧设有横向杆和沿横向杆滑动的滑轮，滑轮的高度与桩台的高度相同，横向杆的两端与支撑架固定连接；桩基置于碎石槽中，桩台顶部铺有竖向加载垫板。

所述支撑架与地面垂直，为四个，相互平行分布在顶面支架和底座的两侧边缘部，；横向杆与地面平行。顶面支架成水平梯子型，梯子的两边与支撑架相连。

本发明高桩码头模型加载装置在两侧设有沿横向杆滑动的滑轮，可以在不同位置对高桩码头模型施加不同的荷载，从而模拟不同吨位船舶对码头的撞击和系揽拉力；再由高桩码头模型加载装置悬有竖向加载砝码，配合两侧水平荷载模拟船舶装卸的过程。最后对高桩码头模型的结构整体稳定和组件变形观测高桩码头正常工作和破坏时的状态和机理。

所述碎石槽之间相互毗邻(碎石槽互相紧贴)。

所述碎石为不同级配的碎石，碎石的深度为0mm～200mm。这样可以拟合高桩码头在不同地形的待工作状态。

碎石槽为长方体结构，更进一步地，碎石槽有六个，其中有两个400*300*250(mm)的长方体碎石槽和四个300*300*250(mm)的长方体碎石槽，从而可以有9种不同的排列方式，且可填埋不同级配的碎石到不同的深度，从而最大程度地拟合高桩码头在不同地形的待工作状态。

优选竖向加载砝码上部还设有安全锁，所述安全锁为带有铁环的钢绞线，竖向加载砝码上部与铁环连接，这样限制砝码的下落距离，防止砝码掉落。

竖向加载砝码有若干块，均匀分布在顶面支架上，根据实验要求选择不同顺序加载，直至高桩码头模型发生形变，这样有利于模拟不同顺序装卸货物的过程。