既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,解決了現(xiàn)有技術(shù)地下增層沒有施工中各參數(shù)來源,無法預(yù)期獲得既有建筑的各項參數(shù)的缺陷,包括一個模型槽及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),模型槽內(nèi)填充有足量土體并具有內(nèi)支撐模擬體系,內(nèi)支撐模擬體系包括模擬豎向支撐和模擬橫向支撐,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括采集器及與采集器相連的采集模塊,采集器包括力參數(shù)采集器和形變參數(shù)采集器。模型槽模擬既有建筑所在空間,土體相當(dāng)于既有建筑地下土體結(jié)構(gòu),內(nèi)支撐模擬體系模擬既有建筑的支撐結(jié)構(gòu),包括上部建筑載荷、底板及下部支撐,通過各采集器采集需要的參數(shù),通過分析數(shù)據(jù)可以施工的全真模擬,進(jìn)而反饋修正并指導(dǎo)實際施工。
【專利說明】
既有地下室増層下挖施工仿真模型裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及建筑模型,尤其是一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程的不斷加速,人口越來越多的向城市聚集,尤其是中大城市,城市規(guī)模及人口的增大趨勢更加明顯。城市的平面化規(guī)模發(fā)展已衍生出諸多的“城市病”,向地下要空間日漸成為城市合理化發(fā)展的優(yōu)選項。
[0003]近年來,工程界開始嘗試在既有建(構(gòu))筑物下增建地下空間,在不影響上部結(jié)構(gòu)正常使用的前提下獲取更多的地下空間,圖1為該技術(shù)的其中一種工程應(yīng)用示意:下挖擴(kuò)建地下車庫。這種地下空間的二次開發(fā)對修正原先規(guī)劃的估計不足、延續(xù)既有建(構(gòu))筑物使用功能具有重要價值,有望為城市密集建成區(qū)增設(shè)更多的地下空間,并增加既有地下空間的關(guān)聯(lián)溝通。在中國濱海和沿河(湖)地區(qū),分布深厚軟弱土,既有建筑往往采用粧基礎(chǔ),類似工程實施的不確定性和地基基礎(chǔ)災(zāi)變幾率大大增加。
[0004]但是目前的實施還存在眾多難題,1、地下室增層開挖前需要進(jìn)行補(bǔ)入新粧,增層開挖過程中涉及到新補(bǔ)粧-舊粧-上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用問題,工程粧承載性能變化與增層土體開挖的關(guān)系還不明確;2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部工程粧對被動區(qū)土體有加固作用,增層開挖過程涉及圍護(hù)粧-土體-在役工程粧的相互作用問題;3、地下室增層開挖在原地下室開挖基礎(chǔ)上進(jìn)一步開挖土體,涉及較為復(fù)雜的土體加載/卸荷過程,土體應(yīng)力路徑變化較為復(fù)雜;4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)與內(nèi)部既有建筑的銜接問題,可以利用既有建筑底板的大剛度特點,利用既有地下室底板結(jié)合新增支撐進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制,內(nèi)支撐剛度的確定需要明確,而特殊工況下支撐剛度對變形的控制問題還不確定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)地下增層沒有施工中各參數(shù)來源,無法預(yù)期獲得既有建筑的各項參數(shù)的缺陷,提供一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,通過內(nèi)支撐模擬體系模擬既有建筑支撐結(jié)構(gòu),通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即可采集各項需要的數(shù)據(jù),通過分析數(shù)據(jù)可以施工的全真模擬,進(jìn)而反饋修正并指導(dǎo)實際施工。
[0006]本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中不確定地下增層既有建筑底板的支撐剛度是否能控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形的缺陷,提供一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,通過布置橫向鋼管模擬既有建筑底板,經(jīng)過鋼管應(yīng)力加載,模擬底板在工程實際情況下對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制程度。
[0007]本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中工程粧承載性能變化與增層土體開挖的關(guān)系不明確的缺陷,提供一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,在舊粧承臺上設(shè)置豎向加載裝置,從而模擬新補(bǔ)粧-舊粧-上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用,明確工程粧承載性能變化與增層土體開挖的關(guān)系。
[0008]本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中土體開挖無法獲得土體加載/卸荷過程變化和土體應(yīng)力路徑變化的缺陷,提供一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,在加載條件下進(jìn)行土體開挖,反應(yīng)實際工程中的土體加載/卸荷過程變化和土體應(yīng)力路徑變化,指導(dǎo)實際工程施工。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,包括一個模型槽及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),模型槽內(nèi)填充有足量土體并具有內(nèi)支撐模擬體系,內(nèi)支撐模擬體系包括模擬豎向支撐和模擬橫向支撐,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括采集器及與采集器相連的采集模塊,采集器包括力參數(shù)采集器和形變參數(shù)采集器。模型槽模擬既有建筑所在空間,土體相當(dāng)于既有建筑地下土體結(jié)構(gòu),內(nèi)支撐模擬體系模擬既有建筑的支撐結(jié)構(gòu),包括上部建筑載荷、底板及下部支撐,通過各采集器采集需要的參數(shù),比如載荷參數(shù)、應(yīng)力參數(shù)、形變參數(shù)及各支撐結(jié)構(gòu)的支撐性狀變化,通過分析數(shù)據(jù)可以施工的全真模擬,進(jìn)而反饋修正并指導(dǎo)實際施工。
[0010]作為優(yōu)選,模擬豎向支撐包括土體內(nèi)豎向設(shè)置的工程粧和圍護(hù)粧,工程粧上端為承臺,模擬橫向支撐包括連接承臺與模型槽側(cè)邊的橫向連接可調(diào)鋼管??烧{(diào)鋼管模擬既有建筑底板支撐,并通過對可調(diào)鋼管的受力進(jìn)行分析,獲得底板在工程實際施工中對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制參數(shù)。
[0011]作為優(yōu)選,可調(diào)鋼管包括與模型槽側(cè)壁相連接的第一支撐鋼管及與第一支撐鋼管相連接的第二支撐鋼管,第二支撐鋼管與承臺側(cè)邊相連,第一支撐鋼管和第二支撐鋼管至少有一根為可伸縮調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。第一支撐鋼管及第二支撐鋼管的連接方式及連接剛度可以進(jìn)行調(diào)整。
[00?2]作為優(yōu)選,圍護(hù)粧深入到土體內(nèi),圍護(hù)粧的頂部建有外圍承臺,外圍承臺處于土體表面。
[0013]作為優(yōu)選,模型槽內(nèi)設(shè)置有豎向自動加載裝置,豎向自動加載裝置采用伸縮缸結(jié)構(gòu),豎向自動加載裝置提供模型槽內(nèi)的內(nèi)支撐模擬體系的載荷。
[0014]作為優(yōu)選,豎向自動加載裝置連接有自平衡機(jī)構(gòu),自平衡機(jī)構(gòu)監(jiān)測并控制豎向自動加載裝置的位置穩(wěn)定性。
[0015]作為優(yōu)選,力參數(shù)采集器包括內(nèi)支撐模擬體系的豎向載荷數(shù)據(jù)采集器、橫向載荷數(shù)據(jù)采集器,還包括土體產(chǎn)生的豎向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器和橫向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器;形變參數(shù)采集器包括內(nèi)支撐模擬體系形狀參數(shù)采集器和位移參數(shù)采集器。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:模型槽模擬既有建筑所在空間,土體相當(dāng)于既有建筑地下土體結(jié)構(gòu),內(nèi)支撐模擬體系模擬既有建筑的支撐結(jié)構(gòu),包括上部建筑載荷、底板及下部支撐,通過各采集器采集需要的參數(shù),比如載荷參數(shù)、應(yīng)力參數(shù)、形變參數(shù)及各支撐結(jié)構(gòu)的支撐性狀變化,通過分析數(shù)據(jù)可以施工的全真模擬,進(jìn)而反饋修正并指導(dǎo)實際施工。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)示意圖;
圖中:1、模型槽,2、工程粧,3、圍護(hù)粧,4、土體,5、開挖土方,6、既有地下室,7、連接裝置,8、第一支撐鋼管,9、第二支撐鋼管,10、豎向自動加載裝置,11、承臺,12、外圍承臺,13、
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體實施例,并結(jié)合附圖,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0019]實施例:一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置(參見圖1),包括一個模型槽I及采集施工模型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13,模型槽內(nèi)部填充有足量土體4并具有內(nèi)支撐模擬體系,土體表面為既有建筑地面,并具有一個下凹的腔體形成機(jī)油地下室6。模型槽的側(cè)邊對應(yīng)土體的位置連接有土體應(yīng)力參數(shù)采集器,土體應(yīng)力參數(shù)采集器沿著土體深度方向布置,土體應(yīng)力參數(shù)采集器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。內(nèi)支撐模擬體系包括模擬豎向支撐和模擬橫向支撐,土體內(nèi)設(shè)置模擬的工程粧2,工程粧上端為承臺11,承臺與模型槽側(cè)邊之間橫向連接可調(diào)鋼管。模型槽對應(yīng)可調(diào)鋼管的位置設(shè)置有連接裝置7,連接裝置設(shè)置有可調(diào)鋼管橫向載荷數(shù)據(jù)采集器,橫向載荷數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線相連??烧{(diào)鋼管包括與模型槽側(cè)壁相連接的第一支撐鋼管8及與第一支撐鋼管相連接的第二支撐鋼管9,第二支撐鋼管與承臺側(cè)邊相連,第一支撐鋼管和第二支撐鋼管至少有一根為可伸縮調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。承臺與模型槽頂部之間連接有豎向自動加載裝置10,豎向自動加載裝置采用伸縮缸結(jié)構(gòu),豎向自動加載裝置具有自平衡機(jī)構(gòu),自平衡機(jī)構(gòu)采用水平儀,水平儀主要監(jiān)測豎向自動加載裝置頂部的位置變化,伸縮缸由自平衡機(jī)構(gòu)來控制輸出支撐力并保持豎向自動加載裝置頂部位置不變。承臺連接有豎向載荷數(shù)據(jù)采集器和橫向載荷數(shù)據(jù)采集器,豎向載荷數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的豎向載荷數(shù)據(jù)采集模塊相連,橫向載荷數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的橫向載荷數(shù)據(jù)采集模塊相連。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括承臺承載形狀參數(shù)采集模塊和承臺位移參數(shù)采集模塊。工程粧伸入到土體的部分連接有工程粧形變數(shù)據(jù)采集器,形變數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的形變數(shù)據(jù)采集模塊相連。
[0020]工程粧處于既有地下室的空間內(nèi),工程粧的外圍布置有模擬的圍護(hù)粧3,圍護(hù)粧深入到土體內(nèi),圍護(hù)粧的頂部建有外圍承臺12,外圍承臺處于土體表面。外圍承臺連接有豎向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器和橫向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器,豎向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的豎向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)據(jù)線相連,橫向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的橫向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集模塊相連。圍護(hù)粧在土體內(nèi)的部位連接有圍護(hù)粧形變和受力數(shù)據(jù)采集器,圍護(hù)粧形變和受力數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
[0021]以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳方案,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
[0022]以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳方案,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項】
1.一種既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于包括一個模型槽及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),模型槽內(nèi)填充有足量土體并具有內(nèi)支撐模擬體系,內(nèi)支撐模擬體系包括模擬豎向支撐和模擬橫向支撐,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括采集器及與采集器相連的采集模塊,采集器包括力參數(shù)采集器和形變參數(shù)采集器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于模擬豎向支撐包括土體內(nèi)豎向設(shè)置的工程粧和圍護(hù)粧,工程粧上端為承臺,模擬橫向支撐包括連接承臺與模型槽側(cè)邊的橫向連接可調(diào)鋼管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于可調(diào)鋼管包括與模型槽側(cè)壁相連接的第一支撐鋼管及與第一支撐鋼管相連接的第二支撐鋼管,第二支撐鋼管與承臺側(cè)邊相連,第一支撐鋼管和第二支撐鋼管至少有一根為可伸縮調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于圍護(hù)粧深入到土體內(nèi),圍護(hù)粧的頂部建有外圍承臺,外圍承臺處于土體表面。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于模型槽內(nèi)設(shè)置有豎向自動加載裝置,豎向自動加載裝置采用伸縮缸結(jié)構(gòu),豎向自動加載裝置提供模型槽內(nèi)的內(nèi)支撐模擬體系的載荷。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于豎向自動加載裝置連接有自平衡機(jī)構(gòu),自平衡機(jī)構(gòu)監(jiān)測并控制豎向自動加載裝置的位置穩(wěn)定性。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的既有地下室增層下挖施工仿真模型裝置,其特征在于力參數(shù)采集器包括內(nèi)支撐模擬體系的豎向載荷數(shù)據(jù)采集器、橫向載荷數(shù)據(jù)采集器,還包括土體產(chǎn)生的豎向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器和橫向應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器;形變參數(shù)采集器包括內(nèi)支撐模擬體系形狀參數(shù)采集器和位移參數(shù)采集器。
【文檔編號】E02D33/00GK106049560SQ201610376601
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】俞峰, 劉念武, 謝征兵
【申請人】浙江理工大學(xué)