本實用新型涉及橋梁工程技術領域，特別涉及一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置。
背景技術：
橋梁下部結構(橋墩)作為橋梁的重要構件，其工作狀態直接影響整個橋梁的安全。橋梁下部結構在使用期間不僅承受列車的動力荷載，還承受著洪水沖刷、地下水對材料的侵蝕、土體凍融循環、土體凍脹以及突發地震等外界作用，因此容易出現各種各樣的病害。這些病害導致基礎破壞、結構剛度下降、耐久性和承載力不足等方面的問題，并表現為結構模態參數的變化。
對于實際橋梁結構，基礎病害發生的部位通常在地面或水面以下，具有隱蔽性，不能通過外觀檢查對其健康狀態做出判斷。目前，主要通過潛水或者挖驗等手段對現有橋梁下部結構進行觀測并記錄。但是通過潛水或者挖驗等手段耗費巨大人力物力、操作時間長且針對性不強。
技術實現要素：
為了解決現有技術的問題，本實用新型實施例提供了一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置。所述技術方案如下：
本實用新型實施例提供了一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置，包括：橋體、N個橋墩、N個鋼桶、固定鋼板、冷卻裝置和列車模型，N為大于1的整數；
所述橋體包括鋼軌、軌道板和M個簡支梁，M＝N-1，所述M個簡支梁依次連接在一起形成梁架，所述軌道板固定在所述M個簡支梁上，所述鋼軌固定在所述軌道板上，所述列車模型設置在所述鋼軌上；
所述N個橋墩的上端分為連接在所述M個簡支梁中任意相鄰的兩個簡支梁之間的節點上以及所述梁架的兩端，所述N個橋墩的下端分別伸入所述N個鋼桶中；
所述N個鋼桶中均設有固液混合填充物，所述固液混合填充物對伸入所述鋼桶中的橋墩進行固定；
所述N個鋼桶的下端均固定在所述固定鋼板上，所述固定鋼板固定在地面上；
所述冷卻裝置對所述N個鋼桶中的固液混合填充物進行冷卻。
另外，本實用新型實施例提供的一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置還具有如下附加技術特征。
可選地，所述裝置還包括N個連接件；
所述N個連接件中的每個連接件對應所述N個橋墩中的一個橋墩，且每個連接件均固定在與其對應的橋墩上端，所述橋墩通過其對應的所述連接件與所述梁架連接。
可選地，所述連接件包括支撐鋼板和彈性體，所述支撐鋼板與所述橋墩連接，所述彈性體設置在所述支撐鋼板和所述梁架之間。
可選地，所述彈性體為橡膠件，所述橡膠件通過強力膠與所述梁架連接。
可選地，所述裝置還包括兩個配重裝置；
所述兩個配重裝置分別對應與所述梁架兩端連接的兩個連接件，且所述兩個配重裝置分別固定在與其對應的兩個連接件的上端。
可選地，所述配重裝置包括螺桿、螺母和至少一個配置塊；
所述螺桿下端插接在所述連接件上，所述至少一個配置塊中的每個配置塊均套裝在所述螺桿上，所述螺母與所述螺桿連接，并對所述配置塊進行固定。
可選地，所述固定鋼板上設有N個通孔和N個抽板，且所述N個抽板分別用于對N個通孔進行封堵；
所述N個鋼桶中每個鋼桶下端均設有通孔，所述每個鋼桶下端的通孔均與固定鋼板的一個通孔連通。
可選地，所述固定鋼板下端設有N個擋板，所述N個擋板中的每個擋板對應所述固定鋼板上的一個通孔，所述擋板的中部設有開槽，且所述擋板的開槽位于其對應的通孔的正下方，所述N個擋板均通過螺桿固定在所述固定鋼板上，且所述抽板設置在所述擋板和所述固定鋼板之間。
可選地，所述裝置還包括N個容器，所述N個容器分別設置在所述N個擋板包括的N個開槽的正下方。
可選地，所述裝置還包括傳送帶，所述容器設置在所述傳送帶上。
本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
通過本橋梁下部結構基礎病害模擬裝置對橋梁下部結構基礎病害進行模擬時，避免了對現有橋梁結構潛水或者挖驗等手段進行觀測，本橋梁下部結構基礎病害模擬裝置節省了人力物力，且具有操作時間短、針對性強的優勢，可在實驗室等相對穩定的環境下實現對橋梁下部結構病害模擬的研究。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描所述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描所述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本實用新型實施例提供的一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描所述。
本實用新型實施例提供了一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置，參見圖1，所述裝置包括：橋體、N個橋墩19、N個鋼桶16、固定鋼板15、冷卻裝置35和列車模型28，N為大于1的整數；
所述橋體包括鋼軌27、軌道板26和M個簡支梁25，M＝N-1，所述M個簡支梁25依次連接在一起形成梁架，所述軌道板26固定在所述M個簡支梁25上，所述鋼軌27固定在所述軌道板26上，所述列車模型28設置在所述鋼軌27上；
所述N個橋墩19的上端分為連接在所述M個簡支梁25中任意相鄰的兩個簡支梁25之間的節點上以及所述梁架的兩端，所述N個橋墩19的下端分別伸入所述N個鋼桶16中；
所述N個鋼桶16中均設有固液混合填充物，所述固液混合填充物對伸入所述鋼桶16中的橋墩19進行固定；
所述N個鋼桶16的下端均固定在所述固定鋼板15上，所述固定鋼板15固定在地面上；
所述冷卻裝置35用于對所述N個鋼桶16中的固液混合填充物進行冷卻。
另外，本實用新型實施例提供的一種橋梁下部結構基礎病害模擬裝置還具有如下其他技術特征。
可選地，所述裝置還包括運輸裝置(圖中未示出)，該運輸裝置用于對所述N個鋼桶中的固液混合填充物進行運輸和填充。
可選地，為提高結構穩定性，固定鋼板15可以通過大剛度緊固件9固定在地面上。
可選地，固液混合填充物可以為水20和砂土17的混合物，也可以為水20、冰34和砂土17的混合物。在本實施例中，本領域的技術人員可以根據試驗情況具體設置水20和砂土17的混合比例。
可選地，鋼桶16的形狀可以為圓柱形，也可以為方形。
可選地，N可以取值2、3、4、5、6、7、8、9……，本領域的技術人員可以根據需要具體設置N的取值。
可選地，所述裝置還包括N個連接件；
所述N個連接件中的每個連接件對應所述N個橋墩19中的一個橋墩19，且每個連接件均固定在與其對應的橋墩19上端，所述橋墩19通過其對應的所述連接件與所述梁架連接。
可選地，所述連接件包括支撐鋼板21和彈性體22，所述支撐鋼板21與所述橋墩19連接，所述彈性體22設置在所述支撐鋼板21和所述梁架之間。
這樣，采用彈性體22可以防止振動以及硬度比較高的簡支梁25和橋墩19之間的碰撞。
具體地，所述彈性體22為橡膠件，所述橡膠件通過強力膠與所述梁架連接。
可選地，為使得每個橋墩19收到的壓力相似，所述裝置還包括兩個配重裝置；
所述兩個配重裝置分別對應與所述梁架兩端連接的兩個連接件，且所述兩個配重裝置分別固定在與其對應的兩個連接件的上端。
其中，配重裝置的重量等于簡支梁25重量的一半。
可選地，所述配重裝置包括螺桿24、螺母36和至少一個配置塊37；
所述螺桿24下端插接在所述連接件上，所述至少一個配置塊37中的每個配置塊37均套裝在所述螺桿24上，所述螺母36與所述螺桿24連接，并對所述配置塊37進行固定。
可選地，配置塊37可以采用標準鋼板，每個配置塊37的重量可以采用10kg。
可選地，所述固定鋼板15上設有N個通孔13和N個抽板14，且所述N個抽板14分別用于對N個通孔13進行封堵；
所述N個鋼桶16中每個鋼桶16下端均設有通孔，所述每個鋼桶16下端的通孔均與固定鋼板15的一個通孔13連通。
本實施例中，當需要卸載鋼桶16內的固液混合填充物時，可通過卸下抽板14，使得鋼桶16內的固液混合填充物從固定鋼板15上的通孔13流出。
具體地，所述固定鋼板15下端設有N個擋板12，所述N個擋板12中的每個擋板12對應所述固定鋼板15上的一個通孔13，所述擋板12的中部設有開槽，且所述擋板12的開槽位于其對應的通孔13的正下方，所述N個擋板12均通過螺桿24固定在所述固定鋼板15上，且所述抽板14設置在所述擋板12和所述固定鋼板15之間。
這樣，在需要卸載鋼桶16內的固液混合填充物時，可將抽板14從所述擋板12和所述固定鋼板15之間抽出。
可選地，所述裝置還包括N個容器2，所述N個容器2分別設置在所述N個擋板12包括的N個開槽的正下方。
可選地，所述裝置還包括傳送帶1，所述容器2設置在所述傳送帶1上。具體地，可以設置多個傳送帶1，一個傳送帶1可以傳送一個容器2，也可以傳送多個容器2。
可選地，所述裝置還包括第一控制系統和第二控制系統，第一電控系統用于控制列車模型28在鋼軌27上行進，第二電控系統用于控制傳動帶的轉動。
具體地，第一控制系統包括電源線29、電動機30、電動機控制線31和電控系統32，電動機30通過電源線29與列車模型28連接，電控系統32通過電動機控制線31與電動機30連接。
具體地，第二控制系統包括電源線4、電動機5、電動機控制線6和電控系統7，電動機5通過電源線4與傳送帶1連接，電控系統7通過電動機控制線6與電動機5連接。
本實施例的具體安裝和工作過程敘所述如下：
試驗時，先將所有零部件通過以上所述進行安裝，安裝完畢以后按照如下步驟進行橋梁下部結構基礎病害模擬裝置的操作：
步驟1)：將適量砂土17和水20裝入鋼桶16內，通過冷卻裝置35將鋼桶16內的砂土17和水20混合填充物調整到實驗溫度；
步驟2)：將橋墩19埋入鋼桶16內的砂土17和水20混合填充物中，并安裝好彈性體22、簡支梁25、軌道板26、鋼軌27，依據簡支梁25的類型選取配重塊的數量；
步驟3)：將列車模型28放到鋼軌27上，控制列車模型28行進，使列車模型28以不同車速在鋼軌27上運行，并拾取所關注位置的響應；
步驟4)：打開抽板14，砂土17和水20的混合填充物會自動掉入容器2中，實現自動卸載；
步驟5)：控制傳送帶1的轉動，使傳送帶1將裝載有砂土17和水20的混合物的容器2運送到預設收集位置；
步驟6)；通過調節砂土17的種類，砂土17和水20的比例，砂土17中水20的分布，砂土17中冰(水20受冷卻裝置35冷卻凝固形成的冰)的含量、砂土17中冰的分布，橋墩19的埋置深度等來模擬基礎病害，然后重復步驟1)～步驟5)；
步驟7)：通過調節彈性體22的剛度模擬支座剛度變化對整個系統的影響，然后重復步驟1)～步驟5)；
步驟8)：通過調節簡支梁25的類型和配重塊的重量模擬橋梁上部結構結構形式的變化對整個系統的影響，然后重復步驟1)～步驟5)。
在本實施例中，通過本橋梁下部結構基礎病害模擬裝置對橋梁下部結構基礎病害進行模擬時，避免了對現有橋梁結構潛水或者挖驗等手段進行觀測，本橋梁下部結構基礎病害模擬裝置節省了人力物力，且具有操作時間短、針對性強的優勢，可在實驗室等相對穩定的環境下實現對橋梁下部結構病害模擬的研究。
還需要說明的是，術語“包括”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統中還存在另外的相同要素。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。