一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法及应用

摘要

本发明一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法及应用，采用与实际码头相同的材料并在实验室内按一定比例制作钢筋混凝土结构的高桩码头试验模型，以供测试试验使用，通过该方法制作的高桩码头试验模型完整包括了高桩码头的各组成部分，体现了实际工程的施工顺序，与实际建筑物的相似度高，能够为高桩码头的力学测试以及损伤检测试验提供方便，便于对高桩码头的结构特点和受力特性有进一步的认识。本发明提供的混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法及应用，试验数据准确，解决了现有的有机玻璃的高桩码头模型进行实验研究无法准确预测钢筋混凝土结构的缺陷，可根据需要搬运底部支承平台移动高桩码头试验模型至各个试验场所，试验价值高。

说明书

技术领域

本发明属于模型制作技术领域，具体涉及一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法及应用。

背景技术

我国的高桩码头有部分建于上世纪60-70年代，在数十年的运营期内，码头结构承受着多样的、变化的荷载以及外部环境的侵蚀，有许多码头构件因腐蚀、老化、疲劳等原因发生了损伤，部分结构损伤还相当严重。这些码头结构在运营过程中，若不定期进行检测或者使用过程中维护不到位，码头构件在工作荷载及自然环境等因素的长期作用下，会影响码头整体的承载性能，严重时会影响码头的正常作业及安全。

目前针对已建运营码头结构进行损伤识别及承载力评估是一个比较热门的研究方向，但由于码头运行环境复杂，现场动力测试及承载力评定噪声因素影响较大，无法深入研究码头结构损伤与承载力之间的相关关系，进而无法去除现场测试中的噪声因素，急需采用高桩码头等缩比模型代替实际码头进行破坏试验和进行高桩码头结构损伤机理的研究。

现有的模型制作方法主要考虑码头结构的相似性，采用有机玻璃等材料为主进行高桩码头模型制作，然而，有机玻璃的受力及破坏特性与钢筋混凝土存在差异，通过对有机玻璃的高桩码头模型进行实验研究无法准确预测钢筋混凝土结构的高桩码头原型特点。因此，如何采用实际高桩码头工程建造所用的钢筋混凝土材料制作高桩码头等比例缩小实体模型，即为本发明研究之所在。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法及应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法，包括如下步骤：

步骤一、制作基桩浇筑模具再预制基桩

根据基桩的结构尺寸制作基桩浇筑模具，沿基桩浇筑模具的长度方向，基桩浇筑模具内安放若干根伸出基桩浇筑模具适量长度的纵向钢筋并对其进行绑扎箍筋，随后浇筑混凝土并养护，预制基桩；

步骤二、制作底部支承平台

底部支承平台由钢板制成，底部支承平台底部设置支撑座，底部支承平台上设置方形槽，方形槽的槽口形状与固定于其内的基桩的截面形状相适配；

步骤三、制作码头上部结构浇筑模具

根据码头上部结构尺寸制作码头上部结构浇筑模具的整体框架并配筋，码头上部结构浇筑模具上不同位置的放置顺序为：从下往上依次包括桩帽浇筑模具、下横梁浇筑模具、交叉梁浇筑模具和面板浇筑模具；

步骤四、拆模与安装

将步骤一浇筑得到的基桩通过方形槽可拆卸式安装于底部支承平台上，将步骤三得到的码头上部结构浇筑模具安置于基桩顶部，基桩顶部伸入码头上部结构浇筑模具内一定长度，随后进行码头上部结构混凝土浇筑并振捣密实，进行混凝土养护；

步骤五、拆模

待步骤四的混凝土养护完成后拆模，得到所需的高桩码头试验模型。

进一步的，步骤一中，所述基桩包括若干个双直桩、单直桩和叉桩，利用薄木板制成基桩浇筑模具的底面及相邻的四个侧面，并在基桩浇筑模具的其中一个侧面留有用于固定纵向钢筋的若干个孔洞，每根纵向钢筋分别穿过一个孔洞并伸出，在基桩浇筑模具内沿纵向钢筋长度方向通过若干个间隔排布的基桩配筋对纵向钢筋进行绑扎箍筋，随后进行混凝土浇筑并振捣密实，进行混凝土养护。

进一步的，步骤二中，所述底部支承平台底部相对的两端分别设置支撑座。

进一步的，步骤三中，码头上部结构浇筑模具由薄木板组装而成，首先根据码头上部结构尺寸制作码头上部结构浇筑模具的整体框架，随后在框架上制作桩帽浇筑模具，接下来在框架上制作下横梁浇筑模具，在下横梁浇筑模具中给整个横梁和纵梁配横梁及纵梁配筋，随后在下横梁浇筑模具的上方制作由上横梁和纵梁组成的交叉梁浇筑模具以及面板浇筑模具，最后在面板浇筑模具中给面板配面板配筋，桩帽浇筑模具和下横梁浇筑模具上分别留有用于固定基桩的槽口，通过桩帽浇筑模具浇筑制作桩帽，通过下横梁浇筑模具浇筑制作下横梁，通过交叉梁浇筑模具浇筑制作间隔排布的上横梁和纵梁，面板浇筑模具浇筑制作面板。

进一步的，包括基桩、面板和底部支承平台，面板下表面由上至下依次设置由上横梁和纵梁间隔排布而成的交叉梁和下横梁，基桩的一端固定于底部支承平台上，基桩的另一端设置相适配的桩帽并通过桩帽连接至下横梁的下表面。

进一步的，所述下横梁、上横梁和纵梁分别设有若干个，若干个下横梁间隔排布于交叉梁的下表面。

进一步的，所述基桩包括双直桩、单直桩和叉桩，双直桩、单直桩和叉桩分别设有若干个，双直桩、单直桩和叉桩的底部分别固定于底部支承平台上的方形槽内，双直桩、单直桩和叉桩的顶部分别设置相适配的桩帽。

进一步的，包括以下步骤：根据实际要求通过底部支承平台将制备好的高桩码头试验模型安放至指定位置，随后将高桩码头试验模型由底部支承平台上取出并放入实验池中，高桩码头试验模型的基桩埋置于实验池的泥土中进行测试。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明公开了一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法及应用，采用与实际码头相同的材料并可在实验室内按一定比例制作钢筋混凝土结构的高桩码头试验模型，以供测试试验使用，通过该方法制作的高桩码头试验模型完整包括了高桩码头的各个组成部分，同时体现了实际工程的施工顺序，与实际建筑物的相似度高，能够为高桩码头的力学测试以及损伤检测试验提供方便，便于对高桩码头的结构特点和受力特性有进一步的认识，步骤简便，试验数据准确，解决了现有的有机玻璃的高桩码头模型进行实验研究无法准确预测钢筋混凝土结构的缺陷，可根据需要搬运底部支承平台移动高桩码头试验模型至各个试验场所，具有很好的试验价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的基桩浇筑模具和基桩配筋的结构示意图；

图3为本发明的底部支承平台的结构示意图；

图4为本发明的浇筑模具的结构示意图；

图5为本发明的码头上部结构浇筑模具的结构示意图；

图6为本发明应用于实验池的结构示意图；

其中，1-双直桩；2-单直桩；3-叉桩；4-桩帽；5-下横梁；6-上横梁；7-纵梁；8-面板；9-底部支承平台；10-基桩浇筑模具；11-孔洞；12-基桩配筋；13-方形槽；14-支撑座；15-码头上部结构浇筑模具；16-桩帽浇筑模具；17-下横梁浇筑模具；18-交叉梁浇筑模具；19-面板浇筑模具；20-横梁及纵梁配筋；21-面板配筋；22-实验池。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-6所示，一种混凝土梁板式高桩码头试验模型，包括双直桩1、单直桩2、叉桩3、下横梁5、上横梁6、纵梁7、面板8和底部支承平台9，双直桩1、单直桩2和叉桩3分别设有若干个且三者构成基桩，双直桩1、单直桩2和叉桩3的底部均固定于底部支承平台9上，双直桩1、单直桩2和叉桩3的顶部均设置相适配的桩帽4并分别通过桩帽4连接至下横梁5，面板8下表面由上至下依次设置交叉梁和下横梁5，交叉梁由上横梁6和纵梁7间隔排布而成，桩帽4、下横梁5、上横梁6和纵梁7均设有若干个，若干个下横梁5间隔排布于梁板下表面且下横梁5下表面与桩帽4相接。

一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的制作方法，基于相似比换算钢筋直径及石子级配与粒径，模拟实际码头钢筋混凝土，模型混凝土浇筑后采用实际施工养护方法对高桩码头试验模型进行养护，包括以下步骤：

步骤一、制作基桩浇筑模具再预制基桩

根据双直桩1、单直桩2和叉桩3的结构尺寸利用薄木板制成基桩浇筑模具10的底面及相邻的四个侧面，并在基桩浇筑模具10的其中一个侧面留有用于固定纵向钢筋的若干个孔洞11，沿基桩浇筑模具10的长度方向，基桩浇筑模具10内安放若干根伸出基桩浇筑模具10适量长度的纵向钢筋，每根纵向钢筋分别穿过一个孔洞11并伸出，在基桩浇筑模具10内沿纵向钢筋长度方向通过若干个间隔排布的基桩配筋12对纵向钢筋进行绑扎箍筋，而后进行混凝土浇筑并振捣密实，混凝土养护，预制双直桩1、单直桩2和叉桩3；

步骤二、制作底部支承平台

底部支承平台9由钢板制成，底部支承平台9底部相对的两端分别设置支撑座14，便于试验模型的搬运，底部支承平台9上设置用于固定每个双直桩1、单直桩2和叉桩3的方形槽13，方形槽13的槽口形状分别与固定于其内的双直桩1、单直桩2和叉桩3的截面形状相适配，双直桩1、单直桩2和叉桩3底部可拆卸式固定于底部支承平台9上；

步骤三、制作码头上部结构浇筑模具并配筋

码头上部结构浇筑模具15主要由薄木板组装而成，码头上部结构浇筑模具15上不同位置的放置顺序为：由下至上依次包括桩帽浇筑模具16、下横梁浇筑模具17、交叉梁浇筑模具18和面板浇筑模具19，桩帽浇筑模具16用于桩帽4的浇筑制作，下横梁浇筑模具17用于下横梁5的浇筑制作，交叉梁浇筑模具18用于上横梁6和纵梁7的浇筑制作，面板浇筑模具19用于面板8的浇筑制作，桩帽浇筑模具16和下横梁浇筑模具17上分别留有用于固定双直桩1、单直桩2和叉桩3的槽口，用于双直桩1、单直桩2和叉桩3与码头上部结构连接部分的浇筑制作；

制作码头上部结构浇筑模具15时，首先根据码头上部结构的尺寸制作码头上部结构浇筑模具15的整体框架，随后在框架上制作桩帽浇筑模具16，接下来在框架上制作下横梁浇筑模具17，在下横梁浇筑模具17中给整个横梁和纵梁7配横梁及纵梁配筋20，然后在下横梁浇筑模具17的上方制作由上横梁6和纵梁7组成的交叉梁浇筑模具18以及面板浇筑模具19，最后在面板浇筑模具19中给面板8配面板配筋21，桩帽浇筑模具16、下横梁浇筑模具17、交叉梁浇筑模具18和面板浇筑模具19整体制作，实现了码头上部结构的整体制作，制作的码头上部结构整体性更好，贴合工程实际；

步骤四、拆模与安装

待步骤一的混凝土养护完成后进行拆模，得到浇筑好的若干个双直桩1、单直桩2和叉桩3，双直桩1、单直桩2和叉桩3采取直立或倾斜式固定于与其相适配的方形槽13内，进而再可拆卸式固定于底部支承平台9上，随后将步骤三中制备得到的码头上部结构浇筑模具15放置于已固定的双直桩1、单直桩2和叉桩3的顶部，双直桩1、单直桩2和叉桩3顶部分别伸入码头上部结构浇筑模具15内一定长度，随后进行码头上部结构混凝土浇筑并振捣密实，形成一个整体并进行混凝土养护，预制好的基桩部分浇筑于整体结构中，使得码头结构的整体性更好；

步骤五、拆模

待步骤四混凝土养护完成后拆模，得到所需的高桩码头试验模型，基桩顶部纵向钢筋延伸至码头上部结构浇筑模具15中桩帽4位置。

一种混凝土梁板式高桩码头试验模型的应用，包括以下步骤：

根据实际要求通过移动底部支承平台9将步骤五制备得到的高桩码头试验模型安放至指定试验场所，将高桩码头试验模型从底部支承平台9上取出并放入实验池22中，抛填泥土固定即可，此时高桩码头试验模型已与底部支承平台9分离，基桩埋置于实验池22的泥土中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。