CN108801666B - 一种增强桥台-土体相互作用的装置及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩土工程、桥梁工程等领域，尤其是涉及一种增强桥台‑土体相互作用的装置及其实施方法，包括用于填充砂土的钢箱，所述钢箱内的两侧壁分别竖向设置有横向钢板，位于两横向钢板之间形成竖向卡槽，位于竖向卡槽下端的前后侧分别设置有于两侧端分别与对应的横向钢板相连接的槽钢，位于两槽钢的上侧固定有纵向设置的卧式钢板，所述卧式钢板的上侧置放有用于放置结构物的聚四氟乙烯板。该增强桥台‑土体相互作用的装置不仅结构简单，而且有利于真实反映结构物与土体在外效应下的响应，提高了试验的精度，同时实施方式简便。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程、桥梁工程等领域，尤其是涉及一种增强桥台-土体相互作用的装置及其实施方法。
背景技术
随着我国现代化建设的不断推进，土建工程事业也得到蓬勃发展，许多工程的建设与设计需要有充足的科研理论基础作为支撑，尤其在基础工程，近海岸工程等领域。我国高校正不断发挥自身人才与技术的优势，为我国基础建设事业不断添砖加瓦。而在土建相关领域，由于土体自身的复杂性，研究构件与土体之间的响应显得尤为重要。
目前，对于土体与结构物间的相互作用，其主要有桥台与土的相互作用、桩基与土的相互作用以及挡土墙和相应支护结构等与土的相互作用。在实际工程中，很多结构物是直接与土相互接触，然而在相关试验中，由于考虑试验安全和实际操作复杂等问题。并不能真实模拟结构物与土之间的相互作用。比如我们传统考虑桥台受温度效应下的响应，是将模型桥台直接放置在砂土或者放置在一块较大平整垫层上进行相关试验，当将结构物直接放置在砂土上试验时，容易导致结构物由于自身重力较大而可能发生滑移，另一方面也存在一定的安全隐患。而将桥台直接放置在一块较大平整垫层上进行相关实验时，由于结构物底部基本是在垫层上滑动，一方面垫层表面可能由于摩擦系数过大导致滑移困难，另一方面由于实际工程中结构物往往是与砂土等直接接触，而试验中若采用较大面积垫层来支撑结构物进行滑移试验，往往不能真实反映实际情况，从而导致试验误差过大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强桥台-土体相互作用的装置及其实施方法，不仅结构简单，而且有利于真实反映结构物与土体在外效应下的响应，提高了试验的精度，同时实施方式简便。
本发明的技术方案在于：一种增强桥台-土体相互作用的装置，包括用于填充砂土的钢箱，所述钢箱内的两侧壁分别竖向设置有横向钢板，位于两横向钢板之间形成竖向卡槽，位于竖向卡槽下端的前后侧分别设置有于两侧端分别与对应的横向钢板相连接的槽钢，位于两槽钢的上侧固定有纵向设置的卧式钢板，所述卧式钢板的上侧置放有用于放置结构物的聚四氟乙烯板。
进一步地，所述横向钢板的前后侧分别设置有与钢箱侧壁相焊接的角钢，所述角钢与水平面形成夹角。
进一步地，所述横向钢板为矩形钢板并与钢箱相焊接，所述槽钢与两侧端分别与对应的横向钢板相焊接，所述卧式钢板为矩形钢板并焊接于槽钢上侧。
进一步地，所述卧式钢板的前后部关于横向钢板对称且对称轴与两槽钢的对称轴相重合。
进一步地，所述横向钢板的长宽为1000mm×670mmm，厚度为10mm～20mm，横向钢板的上端与钢箱的上端面平齐；所述槽钢的长度为700mm～1000mm，宽度为100mm～150mm；所述卧式钢板的厚度为20mm～30mm；所述聚四氟乙烯板的厚度为1mm。
一种增强桥台-土体相互作用的实施方法，包括以下步骤：
1）预制钢箱，在钢箱内的两侧壁分别竖向焊接横向钢板，使横向钢板的一侧竖边与钢箱的侧壁完全贴合且另一侧竖边之间形成竖向卡槽；
2）在竖向卡槽下端的前后侧分别设置两端与对应的横向钢板的下端相焊接的槽钢；
3）在两槽钢的上侧焊接纵向设置的卧式钢板；
4）在卧式钢板的上侧放置聚四氟乙烯板，并在结构物置放于聚四氟乙烯板上；
5）在钢箱内填充砂土，使位于横向钢板前侧的砂土上表面与结构物的下侧面齐高且位于横向钢板后侧的砂土上端面与结构物的上端面相平齐。
进一步地，所述步骤2）中，在横向钢板的前后侧分别焊接另一端与钢箱侧壁相连接并与水平面形成夹角的角钢。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：结构设计简单、安装方便、可重复利用率高、经济合理，采用小面积钢板上加聚四氟乙烯的方法能较真实的反映结构物与土体在外效应下的响应，能最大限度的保证结构物在试验中既能有效滑移，提高了试验的精度。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的图1的A-A剖视图；
图中：1-横向钢板，2-聚四氟乙烯板，3-卧式钢板，4-槽钢，5-结构物，6-角钢，7-钢箱，8-砂土，9-竖向卡槽。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1至图3
一种增强桥台-土体相互作用的装置，包括用于填充砂土8的钢箱7，所述钢箱内的两侧壁分别竖向设置有横向钢板1，位于两横向钢板之间形成竖向卡槽9，位于竖向卡槽下端的前后侧分别设置有于两侧端分别与对应的横向钢板相连接的槽钢4，位于两槽钢的上侧固定有纵向设置的卧式钢板3，所述卧式钢板的上侧置放有用于放置结构物5的聚四氟乙烯板2，所述结构物为混凝土桥台。
本实施例中，所述横向钢板的前后侧分别设置有与钢箱侧壁相焊接的角钢6，所述角钢与水平面形成夹角。所述角钢可选用等边或不等边角钢，主要是使其能够为横向钢板提供足够的支撑力。
本实施例中，所述横向钢板为矩形钢板并与钢箱相焊接，横向钢板采用矩形钢板能够保证与钢箱无缝焊接。横向钢板***钢箱内部深度为1m，具体深度也可根据试验结构物的尺寸决定。所述横向钢板的上端高出结构物20cm，以便防止横向钢板后侧的砂土流失。
本实施例中，所述槽钢与两侧端分别与对应的横向钢板相焊接，槽钢的主要作用是放置上部支撑结构物，可能由于自身重力过大而导致槽钢发生强度破坏，保证焊接强度足够支撑上部的结构物。所述卧式钢板为矩形钢板并焊接于槽钢上侧。
本实施例中，所述卧式钢板的前后部关于横向钢板对称且对称轴与两槽钢的对称轴相重合，主要是保证二者受力简单。
本实施例中，所述横向钢板的长宽为1000mm×670mmm，厚度为10mm～20mm，横向钢板的上端与钢箱的上端面平齐；所述槽钢的长度为700mm～1000mm，宽度为100mm～150mm；所述卧式钢板的长宽为600mm×350mm，厚度为20mm～30mm，主要是防止钢板由于过薄而发生强度破坏；所述聚四氟乙烯板长宽小于卧式钢板的面板，且厚度为1mm，所述的聚四氟乙烯板需满足摩擦系数小的要求，保证结构物能发生有效的滑动。
使用时，将砂土填充倒钢箱内，使位于横向钢板前侧的砂土的上表面与结构物的下侧面齐高，且位于横向钢板后侧的砂土上端面与结构物的上端面相平齐。
主要原理为在两块槽钢上焊接一块根据结构物大小制定的卧式钢板，以此既能起到保证支撑结构物的作用，又能最大限度的使结构物与砂土直接接触。然后在卧式钢板上垫放一块与钢板尺寸相同或略小的聚四氟乙烯板，从而保证结构物在外荷载效应下能发生有效滑移。
一种增强桥台-土体相互作用的实施方法，包括以下步骤：
1）预制钢箱，在钢箱内的两侧壁分别竖向焊接横向钢板，使横向钢板的一侧竖边与钢箱的侧壁完全贴合且另一侧竖边之间形成竖向卡槽；
2）在竖向卡槽下端的前后侧分别设置两端与对应的横向钢板的下端相焊接的槽钢；
3）在两槽钢的上侧焊接纵向设置的卧式钢板；
4）在卧式钢板的上侧放置聚四氟乙烯板，并在结构物置放于聚四氟乙烯板上；
5）在钢箱内填充砂土，使位于横向钢板前侧的砂土上表面与结构物的下侧面齐高且位于横向钢板后侧的砂土上端面与结构物的上端面相平齐。
本实施例中，所述步骤2）中，在横向钢板的前后侧分别焊接另一端与钢箱侧壁相连接并与水平面形成夹角的角钢，从而保证横向钢板与钢箱侧壁的连接强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的一种增强桥台-土体相互作用的装置及其实施方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种增强桥台-土体相互作用的装置，包括用于填充砂土的钢箱，其特征在于，所述钢箱内的两侧壁分别竖向设置有横向钢板，位于两横向钢板之间形成竖向卡槽，位于竖向卡槽下端的前后侧分别设置有于两侧端分别与对应的横向钢板相连接的槽钢，位于两槽钢的上侧固定有纵向设置的卧式钢板，所述卧式钢板的上侧置放有用于放置结构物的聚四氟乙烯板。
2.根据权利要求1所述的一种增强桥台-土体相互作用的装置，其特征在于，所述横向钢板的前后侧分别设置有与钢箱侧壁相焊接的角钢，所述角钢与水平面形成夹角。
3.根据权利要求1或2所述的一种增强桥台-土体相互作用的装置，其特征在于，所述横向钢板为矩形钢板并与钢箱相焊接，所述槽钢与两侧端分别与对应的横向钢板相焊接，所述卧式钢板为矩形钢板并焊接于槽钢上侧。
4.根据权利要求1所述的一种增强桥台-土体相互作用的装置，其特征在于，所述卧式钢板的前后部关于横向钢板对称且对称轴与两槽钢的对称轴相重合。
5.根据权利要求1所述的一种增强桥台-土体相互作用的装置，其特征在于，所述横向钢板的长宽为1000mm×670mmm，厚度为10mm～20mm，横向钢板的上端与钢箱的上端面平齐；所述槽钢的长度为700mm～1000mm，宽度为100mm～150mm；所述卧式钢板的厚度为20mm～30mm；所述聚四氟乙烯板的厚度为1mm。
6.一种增强桥台-土体相互作用的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）预制钢箱，在钢箱内的两侧壁分别竖向焊接横向钢板，使横向钢板的一侧竖边与钢箱的侧壁完全贴合且另一侧竖边之间形成竖向卡槽；
2）在竖向卡槽下端的前后侧分别设置两端与对应的横向钢板的下端相焊接的槽钢；
3）在两槽钢的上侧焊接纵向设置的卧式钢板；
4）在卧式钢板的上侧放置聚四氟乙烯板，并在结构物置放于聚四氟乙烯板上；
5）在钢箱内填充砂土，使位于横向钢板前侧的砂土上表面与结构物的下侧面齐高且位于横向钢板后侧的砂土上端面与结构物的上端面相平齐。
7.根据权利要求6所述的一种增强桥台-土体相互作用的实施方法，其特征在于，所述步骤2）中，在横向钢板的前后侧分别焊接另一端与钢箱侧壁相连接并与水平面形成夹角的角钢。
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