足尺模型试验

摘要： 近年来,国内外重载铁路发展迅猛,适用于重载铁路长大隧道内弹性支承块式无砟轨道引起广泛关注。中铁五院针对传统型弹性支承块式无砟轨道进行优化设计,提出一种改进型弹性支承块式无砟轨道。基于弹性支承块式无砟轨道改进设计成果,研究30 t轴重列车荷载作用下传统型和改进型2种弹性支承块式无砟轨道横竖向荷载纵向分配规律、钢轨及支承块竖向位移和轨距扩大量等内容。开展室内足尺模型试验和有限元模型计算,对比分析改进型和传统型弹性支承块式无砟轨道结构的几何形位保持能力和静力学性能,为改进型弹性支承块式无砟轨道铺设及进一步优化设计提供参考。研究结果表明:改进型设计可减小钢轨及支承块竖向位移,更好地控制轨道下沉量。同时改善横向荷载作用下钢轨及支承块抗翻转能力,减小轨距及支承块横向间距扩大量。横竖向设计荷载作用下2种轨道结构几何形位均满足要求。改进型可减小钢轨及支承块竖向位移,更好地控制轨道下沉量。改善横向荷载作用下钢轨及支承块抗翻转能力,减小轨距及支承块横向间距扩大量,提高轨道结构的稳定性,横竖向设计荷载作用下2种轨道结构几何形位均满足要求。

摘要： 目前,国内已建成有2座试验平台开展边坡落石柔性防护系统足尺冲击试验研究,并制定了落石冲击试验方法与评价方法。为分析防护系统易修复性等级,做了2组足尺试验模型落石冲击对比试验,对2组试验模型的易维修性等级进行了评价。结果表明,减压环的布置方式与连接方式是柔性防护系统受冲击后易维修性的关键因素。

摘要： 为研究全体外预应力节段拼装梁的极限应力和抗弯承载力,提出了基于全体外预应力节段拼装梁变形和预应力增量相协调原理的计算方法。该方法将体外预应力增量分为梁体线弹性未开裂阶段和开裂后阶段两部分,分别推导出两阶段预应力增量,考虑预应力二次效应,建立以梁体转角θ为参数的全体外预应力节段拼装梁极限应力和桥梁抗弯承载力计算公式。为验证公式的准确性,以芜湖长江公路二桥引桥40 m全体外预应力节段拼装梁为背景,开展足尺模型试验,并与国外学者的试验数据进行对比。结果表明:所提出的公式计算值与试验实测值误差较小,该公式可准确计算全体外预应力节段拼装梁的极限应力;为简化计算,在工程设计时转角θ可取0.0176°,转角θ取值与国外学者的试验数据具有较好的一致性;根据极限应力增量推导的抗弯承载力计算公式可预估桥梁抗弯承载力,指导工程设计。

摘要： 研究目的:为推动装配式结构在铁路桥梁中的应用,本文针对列车脱轨荷载作用下客货共线铁路箱梁装配式桥面系开展试验研究。为掌握新型装配式桥面系的防撞性能,设计和制备预制装配式桥面系挡砟墙和现浇挡砟墙足尺试验模型,对足尺模型开展静载试验,对比研究客货共线铁路箱梁预制装配式桥面系挡砟墙防撞性能。研究结论:(1)装配式桥面系挡砟墙在脱轨设计荷载多次循环作用下结构基本处于弹性状态,满足设计要求;(2)极限状态下,挡砟墙出现斜向主裂缝并破坏,极限承载能力达到脱轨设计荷载的1.44倍,具有一定安全余量,相比于现浇挡砟墙结构具有更高的承载能力;(3)列车脱轨荷载极限状态下桥面系预制件与桥面翼缘板之间采用螺栓连接的方式安全可靠,满足防撞设计要求;(4)脱轨设计荷载作用下,线路侧部分砂浆层退出工作,结构裂缝主要集中于线路侧底板底面和挡砟墙线路侧墙面,挡砟墙上裂缝呈水平向分布;(5)试验现象和结果验证了设计方法和假定条件的正确性,并得出应对挡砟墙进行抗剪极限承载力验算的结论;(6)本研究成果可为高速铁路、客货共线铁路箱梁预制装配式桥面系的防撞设计和结构优化提供借鉴。

摘要： 依托大连湾海底隧道工程,机制砂混凝土首次应用于大型沉管隧道预制中。由于水泥水化热和温度变化,沉管混凝土易在早龄期产生温度裂缝。文中论述了冬季足尺模型试验,通过监测沉管预制时机制砂混凝土的温度和裂缝发展情况,调整优化冬期施工时沉管机制砂混凝土生产、浇筑及养护措施,为大连湾沉管管节的冬期生产提供指导。

摘要： 针对正交异性桥面板自重轻、承载能力大以及施工周期短等优点,本文以某城市连续钢箱梁桥中U肋设计参数作为研究对象,通过足尺模型试验,研究桥面板易出现开裂的位置和有限元模拟钢箱梁桥U肋截面变化对全桥竖向位移、应力的影响。研究结果表明,在实际工程中常用的连续钢箱梁桥细部U肋处容易产生开裂,但钢箱梁并未发生破坏,只在局部焊缝和弧形缺口处发生开裂和应力集中;进而通过有限元模拟U肋的参数值(U肋高度、U肋厚度),对U肋的参数进行改变,与足尺模型中的设计尺寸进行挠度和应力对比,对比结果显示,U肋高度越高,主要截面的应力和挠度值越小,但不成线性关系,U肋高度为0.28 m和0.30 m时,受力性能最优;随U肋厚度增加,主要截面也呈现应力和挠度值减小的情况,下降最大的截面厚度为12 mm。本试验研究结论可为同类型连续钢箱梁桥中U肋的设计提供思路。

摘要： 为研究持荷作用对大尺度钢管拱肋拼接焊缝残余应力的影响,以及大尺度焊缝焊接残余应力的分布规律,以主跨575 m的特大跨钢管混凝土拱桥--广西平南三桥为背景进行分析。开展持荷状态下拱肋拼接焊缝残余应力足尺模型试验与数值模拟,分析拱肋拼接焊缝试件轴向、环向焊接残余应力分布情况,并与非持荷状态试件进行对比。结果表明:持荷作用对钢管拱肋拼接焊缝焊接残余应力的影响较小,但管内节点处肋板的设置会对钢管拱肋拼接焊缝残余应力产生较大影响;拼接节点处的轴向焊接残余应力以拉应力为主,沿拱肋主管轴向先增大后减小,最终趋于稳定;拼接节点处的环向焊接残余应力沿主管环向拉-压交替分布,拉应力分布在离焊缝较近区域与肋板影响区域,压应力主要分布在肋板之间区域。

摘要： 为了解决高内压复合衬砌内衬混凝土浇筑易出现顶拱脱空、密集区浇筑不密实等施工难点,本文针对三种不同配合比预应力混凝土在双层钢绞线衬砌结构中的应用,开展洞外地面足尺模型试验研究。采用一种适用于监测顶拱脱空的装置以控制混凝土浇筑质量,对不同配合比的混凝土在双层预应力筋束衬砌结构中的浇筑效果进行对比分析。研究表明:将普通混凝土的骨料从二级配改为一级配,并采用合理的振捣工艺,可取得较好的浇筑效果;自密实混凝土可改善顶拱脱空和提高浇筑质量,但需控制材料收缩和徐变变形,并做好温控措施;混凝土在8~10天后温度趋于平缓,建议钢绞线张拉时混凝土养护时间不宜少于14天。

摘要： 为研究新型跨径30 m先张预应力混凝土双T梁的力学性能,设计制作了1孔计算跨径28.64 m、梁高1.6 m、顶板宽3.2 m的先张预应力双T梁试件(采用C60高性能自密实混凝土、混合配置了直线与折线预应力筋),同时开展了从预制到加载的全过程抗弯性能足尺模型试验。试验采用先“梁上堆载”、后“跨中千斤顶集中加载”的两阶段加载方案,设置多种内埋、外置传感器,并采用非接触式数字图像相关技术,对梁体内力、梁体竖向位移及腹板全场变形进行测量。试验结果表明:30 m先张预应力双T梁具有良好的抗弯力学性能,以及较好的刚度、抗裂性和承载力,满足规范要求;梁体开裂后抗弯刚度下降不明显,且在卸载后预应力可恢复梁体大部分竖向位移;建议在结构设计中通过加强梁端局部配筋提高抗裂性,还可进一步优化截面形式、配筋形式和高跨比,发挥高性能先张预应力双T梁的经济技术优势。

摘要： 为验证新圆梁山隧道穿越高压富水岩溶地层时衬砌结构的抗水压能力,提出一种隧道衬砌结构抗水压足尺模型试验方法,将隧道衬砌承受的外水压力问题转换为隧道衬砌承受内水压力问题进行研究。通过岩石破裂过程分析系统开展数值仿真计算,给出不同尺寸和加载方式下衬砌模型抗水压安全系数的换算关系。最后,设计并开展新圆梁山隧道衬砌结构抗水压值足尺模型试验。结果表明:1)隧道衬砌结构在承受外部均布水压和局部水压时的极限抗水压值分别为足尺模型试验极限抗水压值的1.44倍和0.67倍;2)新圆梁山隧道溶洞过渡段衬砌(K2.0型衬砌)的抗水压能力为3.33 MPa,溶洞核心段衬砌(K3.0型衬砌)的抗水压能力不低于5.33 MPa,说明新圆梁山隧道采用K3.0型和K2.0型衬砌施工缝防水构造是合理的,衬砌结构的抗水压能力满足设计要求。

摘要： 利用索塔节段足尺模型试验进行北江特大桥上塔柱U形孔道一端张拉时的摩阻系数测定,介绍孔道摩阻测试的试验研究步骤.由对试验结果分析得到北江特大桥上塔柱的摩阻系数为0.346,钢束两端实测张拉伸长量可按20％P对应的伸长量作为起点进行计算,参数基本符合规范要求,并以其指导预应力张拉施工取得显著效果.

摘要： 通过义乌商博大桥索塔锚固区的节段足尺模型试验，研究了塔身预应力束的施工工艺，测试了索塔模型在环向预应力和斜拉索力作用下的应力和变形特征，确定了索塔锚固区的抗裂安全系数和孔道摩阻损失。研究结果表明，小半径环向预应力技术可以保证索塔在使用阶段的抗裂性能。

摘要： 通过对哈尔滨绕城高速公路四方台松花江大桥索塔锚固区的节段足尺模型试验，研究了主塔预应力束的施工工艺，进行了索塔模型在环向预应力束及拉索作用下的应力和变形分析，确定了索塔锚固区的抗裂安全系数并对模型进行了计算机仿真分析；由其结果与试验实测值的比较，得到了一些有益的结论。研究的部分成果已应用于实桥结构，对主塔结构的优化设计起到了一定的指导作用。

摘要： 润扬长江公路大桥北汊斜拉桥是175.4m+406m+175.4m的三跨双索面斜拉桥,本文介绍其索塔锚固区足尺模型试验的情况.

摘要： 通过润扬大桥北汊斜拉桥索塔锚固区的节段足尺模型试验,研究了塔身U形束的预应力施工工艺,索塔在塔身预应力及斜拉索作用下的应力分析,索塔开裂及破坏安全系数等.对足尺模型进行斜向加载模拟斜拉索的作用,在国内尚属首次.本文介绍了润扬大桥索塔节段足尺模型试验的部分研究成果.

摘要： 曹娥江大桥主桥拉索锚固区为双钻石型联体桥塔混凝土结构,在环向预应力及较大斜拉索索力的作用下,锚固区的应力分布和传递十分复杂.对该桥索塔锚固区节段的足尺模型制定试验方案,用以研究主塔预应力束的施工工艺以及索塔锚固区的实际应力场,并通过对索塔锚固区节段足尺模型的空间有限元分析,掌握锚固区的空间受力性能.有限元分析结果表明:在使用阶段,环向预应力筋在各个区域可以较好的抵消斜拉索拉力,索塔模型整体受力良好.有限元分析的主要结果对斜拉桥索塔锚固区设计有一定参考作用.

摘要： 浦东国际机场T2航站楼钢屋盖的Y形斜柱柱顶铰接节点采用传统的单向销铰连接无法满足转动变形和传力要求,设计采用机械领域应用较为成熟的向心关节轴承实现柱顶的理想铰,通过足尺模型静力试验检验其安全性和承载能力,进而根据试验现象和结果进行了优化设计和改进,并采用有限元分析及试验验证优化效果,结果表明柱顶理想铰节点的应用是成功的。

摘要： 浦东国际机场T2航站楼钢屋盖的Y形斜柱柱顶铰接节点采用传统的单向销铰连接无法满足转动变形和传力要求,设计采用机械领域应用较为成熟的向心关节轴承实现柱顶的理想铰,通过足尺模型静力试验检验其安全性和承载能力,进而根据试验现象和结果进行了优化设计和改进,并采用有限元分析及试验验证优化效果,结果表明柱顶理想铰节点的应用是成功的。

摘要： 浦东国际机场T2航站楼钢屋盖的Y形斜柱柱顶铰接节点采用传统的单向销铰连接无法满足转动变形和传力要求,设计采用机械领域应用较为成熟的向心关节轴承实现柱顶的理想铰,通过足尺模型静力试验检验其安全性和承载能力,进而根据试验现象和结果进行了优化设计和改进,并采用有限元分析及试验验证优化效果,结果表明柱顶理想铰节点的应用是成功的。

摘要： 浦东国际机场T2航站楼钢屋盖的Y形斜柱柱顶铰接节点采用传统的单向销铰连接无法满足转动变形和传力要求,设计采用机械领域应用较为成熟的向心关节轴承实现柱顶的理想铰,通过足尺模型静力试验检验其安全性和承载能力,进而根据试验现象和结果进行了优化设计和改进,并采用有限元分析及试验验证优化效果,结果表明柱顶理想铰节点的应用是成功的。

摘要： 本发明公开了一种足尺路面加热系统，其包括：加热车、热电偶测温传感器、配电箱、数据汇集箱及工控机，加热车包括车架、控制箱及加热装置，所述控制箱置于车架上，加热装置置于车架的一侧；配电箱与控制箱电连且为其提供电源；热电偶测温传感器与控制箱电连，用于获取加热足尺路面的温度；数据汇集箱分别与工控机、控制箱电连，用于将控制箱反馈的温度信号进行处理并传送给工控机，同时将工控机反馈的信号传递给控制箱。本发明能够对整个路面的加热区进行加热，满足试验所需温度；能够灵活的对足尺路面温度实现准确、灵活的控制。本发明还公开了一种足尺路面试验机及足尺路面加热方法。

摘要： 本发明公开了一种足尺路面加热系统，其包括：加热车、热电偶测温传感器、配电箱、数据汇集箱及工控机，加热车包括车架、控制箱及加热装置，所述控制箱置于车架上，加热装置置于车架的一侧；配电箱与控制箱电连且为其提供电源；热电偶测温传感器与控制箱电连，用于获取加热足尺路面的温度；数据汇集箱分别与工控机、控制箱电连，用于将控制箱反馈的温度信号进行处理并传送给工控机，同时将工控机反馈的信号传递给控制箱。本发明能够对整个路面的加热区进行加热，满足试验所需温度；能够灵活的对足尺路面温度实现准确、灵活的控制。本发明还公开了一种足尺路面试验机及足尺路面加热方法。

摘要： 本发明公开了一种模拟盾构机施工的大比尺模型试验装置及试验方法，包括模拟盾构机施工的大比尺模型试验装置，所述模拟盾构机施工的大比尺模型试验装置包括全模型组件和盾构机构，所述盾构机构包括动力推进组件、盾构机壳体、掘进刀盘和衔接管。本发明中，利用拼接式结构的盾构机在全模型组件内掘进，应对不同土层分布、不同刀盘转速、不同隧道埋深、不同地表荷载等多种因素条件下，实现盾构机掘进、出土、拼装和贯通的全过程综合模拟，更加真实有效地模拟实际盾构施工过程中对隧道周围土体产生的沉降变形影响和规律，进而为现场实际盾构施工提供准确全面的科学参考依据及试验数据支撑。

摘要： 本发明涉及试验装备技术领域，尤其是涉及一种全尺寸隧道足尺模型试验装备及试验方法。试验装备包括反力结构和加载设备；通过调整模块构件的长度，及多个模块构件组合形成反力结构。通过构件模块化组合、构件长度可变的反力结构设计，可在大部分构件交叉使用的前提下，形成适应不同隧道形状、不同外径的试验试件的反力结构，可大幅提高足尺模型试验装备形状适应能力。千斤顶延长杆与反力结构角度可调，试验前可根据试件形状调整加载设备与反力结构水平方向夹角、净距，试验过程中可自动修正试件变形导致的加载设备的千斤顶偏位，进一步提高足尺模型试验装备形状适应能力和试验准备阶段工作效率。

摘要： 本发明公开了基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统，其用于在风井原位足尺模型试验，且包括管片环间应力获取单元和消散规律分析单元，其中管片环间应力获取单元包括衬垫、测力顶针、土压力计、位移计；消散规律分析单元分别与测力顶针、土压力计、及位移计信息连通，且根据获取的应力和位移数据以获取隧道结构的环间应力分布和消散规律。本发明通过风井原位足尺模型试验，能够在盾构千斤顶推力、管片拼装方式等施工要素作用下获得管片环间纵向应力，同时得出盾构管片环间纵向传力的消散过程规律，从而避免管片拼装时发生破损，以及解决千斤顶收回后管片应力消散所带来的张开、错台量过大等问题。

摘要： 本发明的一种高速铁路路基足尺模型试验装置及方法，装置包括足尺路基模型、反力动力加载模块和数据采集模块；足尺路基模型包括由下而上逐层设置的地基、路基本体和基床，基床包括基床底层和基床表层，基床表层的上表面上设有轨道板；反力动力加载模块包括反力架、分配梁、动力单元、控制单元和若干个作动器，反力架跨设在足尺路基模型的上方，若干个作动器设置在反力架上，且若干个作动器的出力端通过分配梁向轨道板施加荷载；动力单元与作动器相连接，控制单元与作动器电连接；数据采集模块包括多个传感元件。方法通过上述装置实现。本发明可模拟路基室内模型试验，且具有还原性高、操作方便的优点，可提高路基室内模型试验的准确性和试验效率。

摘要： 本发明提供一种人工增湿边坡足尺模型试验系统，包括底板、模型箱、供水装置、降雨装置、数据采集装置、数据采集传输仪、径流‑回流装置和工作站；模型箱放置在底板的上方，在模型箱的内部构筑坡体，模型箱的后壁连接马道；数据采集传输仪放置在马道的顶部；降雨装置能被移动至模型箱的两侧，降雨装置将供水装置储存的水喷向模型箱内部的坡体进行边坡试验；径流‑回流装置用来疏导、收集水，并将收集的水输送到供水装置；数据采集装置埋设在坡体内，数据采集装置与数据采集传输仪的输入端连接，数据采集仪的输出端与工作站连接，数据采集传输仪接收数据采集装置检测到的边坡试验数据，并将边坡试验数据传输给工作站进行处理分析。

摘要： 本发明公开了一种用于边坡足尺模型试验的人工模拟降雨装置，该装置主要由供水系统、喷淋系统、可移动支架及雨水回流系统组成，所述供水系统主要用于提供水源，同时利用变频自吸泵调节管道压力；所述喷淋系统为整个系统产生模拟降雨，同时通过雨量筒对降雨强度进行实时监测；所述可移动支架主要用于遮挡天然降雨、挡风及收集喷往模型箱外的雨水；所述回流系统用于回收坡脚及雨幕收集的雨水，提高整个装置的水循环利用效率。本发明操作方便，结构简单，制作成本低，环境友好，能产生与天然降雨高度相似的人工模拟降雨，可调雨强范围广，为开展边坡足尺模型试验获取可靠的试验数据提供了技术保证。

摘要： 本实用新型提供一种人工增湿边坡足尺模型试验系统，包括底板、模型箱、供水装置、降雨装置、数据采集装置、数据采集传输仪、径流‑回流装置和工作站；模型箱放置在底板的上方，在模型箱的内部构筑坡体，模型箱的后壁连接马道；数据采集传输仪放置在马道的顶部；降雨装置能被移动至模型箱的两侧，降雨装置将供水装置储存的水喷向模型箱内部的坡体进行边坡试验；径流‑回流装置用来疏导、收集水，并将收集的水输送到供水装置；数据采集装置埋设在坡体内，数据采集装置与数据采集传输仪的输入端连接，数据采集仪的输出端与工作站连接，数据采集传输仪接收数据采集装置检测到的边坡试验数据，并将边坡试验数据传输给工作站进行处理分析。

摘要： 本实用新型公开了一种用于边坡足尺模型试验的人工模拟降雨装置，该装置主要由供水系统、喷淋系统、可移动支架及雨水回流系统组成，所述供水系统主要用于提供水源，同时利用变频自吸泵调节管道压力；所述喷淋系统为整个系统产生模拟降雨，同时通过雨量筒对降雨强度进行实时监测；所述可移动支架主要用于遮挡天然降雨、挡风及收集喷往模型箱外的雨水；所述回流系统用于回收坡脚及雨幕收集的雨水，提高整个装置的水循环利用效率。本实用新型操作方便，结构简单，制作成本低，环境友好，能产生与天然降雨高度相似的人工模拟降雨，可调雨强范围广，为开展边坡足尺模型试验获取可靠的试验数据提供了技术保证。