(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211341227.3 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 石家庄铁道大 学 地址 050043 河北省石家庄市长安区北二 环东路17号 (72)发明人 张力霆　王宇坤　王继忠　杨政　 张连喜　张少雄　徐彤　刘宏波　 杨启安　耿志红　杨金行　赵朋朋　 李泽暄　赵佳壮　高仁杰　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 郑粟文 (51)Int.Cl. G01N 3/00(2006.01) G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种具有多功能加载方式的模型试验装置 及试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种具有多功能加载方式的 模型试验装置及试验 方法， 涉及土木工程技术领 域， 具有多功能加载方式的模型试验装置包括试 验箱、 横向加载结构、 抗压加载结构和抗拔加载 结构， 试验箱用于盛放试验用土， 横向加载结构 与试验箱滑动连接， 抗压加载结构和抗拔加载结 构均通过滑动组件与试验箱滑动连接， 横向加载 结构用于对 试验箱中的模型桩进行横向加载， 抗 压加载结构用于对试验箱中的模型桩进行抗压 加载， 抗拔加载结构与 横向加载结构的第一定滑 轮用于对试验箱中的模型桩进行抗拔加载。 本发 明能够对位于试验箱内不同位置的模型桩进行 横向加载、 抗压加载 以及抗拔加载试验， 解决了 只能够对固定位置的模型桩进行试验、 只能进行 一类试验的问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图8页 CN 115468837 A 2022.12.13 CN 115468837 A 1.一种具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 包括试验箱、 横向加载结 构、 抗压加载结构和抗拔加载结构， 所述试验箱用于盛放试验用土， 所述横向加载结构与所 述试验箱滑动连接， 所述抗压加载结构和所述抗拔加载结构均通过滑动组件与所述试验箱 滑动连接， 所述横向加载结构用于对所述试验箱中的模型桩进行横向加载， 所述抗压加载 结构用于对所述试验箱中的模型桩进 行抗压加载， 所述抗拔加载结构与所述横向加载结构 的第一定滑轮用于对所述试验箱中的模型桩进行抗 拔加载。 2.根据权利要求1所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述横向 加载结构还包括第一转动支座， 所述第一转动支座与所述试验箱滑动连接， 所述第一定滑 轮设置在所述第一转动支座上， 所述试验箱中的模型桩的上端与第一连接线的一端连接， 所述第一连接线的另一端通过 所述第一定滑轮与第一砝码连接 。 3.根据权利要求2所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述试验 箱的上端设置有牛腿， 所述牛腿上开设有凹槽， 所述第一转动支座的下端与所述凹槽滑动 连接。 4.根据权利要求1所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述抗压 加载结构包括抗压加载杆， 所述抗压加载杆包括第一杠杆和滑动管， 所述第一杠杆 的一端 通过所述滑动组件与所述试验箱滑动连接， 所述第一杠杆 的另一端设置有第二砝码， 所述 滑动管的上端与所述第一杠杆滑动连接， 所述滑动管的下端与所述试验箱中的模型桩连 接。 5.根据权利要求4所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述抗压 加载杆还包括加载柱， 所述加载柱的上端与所述滑动管 的下端螺纹连接， 所述加载柱的下 端通过垫 板与所述试验箱中的模型桩的上端连接 。 6.根据权利要求4所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述第 一 杠杆的另一端设置有挂钩， 所述挂钩用于悬挂加载托盘， 所述加载托盘用于放置所述第二 砝码。 7.根据权利要求2所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述抗拔 加载结构包括抗拔加载杆， 所述抗拔加载杆包括第二杠杆、 支撑杆、 第二转动支 座和第二定 滑轮， 所述第二杠杆 的一端通过所述滑动组件与所述试验箱滑动连接， 所述支撑杆 的顶部 通过所述第二杠杆另一端的孔洞伸入所述第二杠杆内， 所述第二杠杆的另一端与所述支撑 杆对应的位置设置有螺纹孔， 第一调节螺栓与所述螺纹孔螺纹连接， 且所述第一调节螺栓 的底部与所述支撑杆 的顶部接触， 所述支撑杆的底部与所述试验箱滑动连接， 所述第二转 动支座与所述第二杠杆滑动连接， 所述第二定滑轮与所述第二转动支座连接， 所述试验箱 中的模型桩的上端与第二连接线的一端连接， 所述第二连接线的另一端依次通过所述第二 定滑轮和所述第一定滑轮与第三砝码连接 。 8.根据权利要求1所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述滑动 组件包括吊耳、 连接柱和U型结构， 所述吊耳的上端与所述抗压加载结构或所述抗拔加载结 构连接， 所述吊耳的下端与所述连接柱转动连接， 所述U 型结构设置有U 型槽， 所述连接柱的 下端设置在所述U型结构的U型槽中， 所述U型结构与所述试验箱滑动连接， 所述U型结构的 下端设置有第二调节螺栓， 所述第二调节螺栓与所述连接柱接触， 通过转动所述第二调节 螺栓进而调节所述连接柱的高度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468837 A 29.根据权利要求1所述的具有多功能加载方式的模型试验装置， 其特征在于： 所述试验 箱包括箱架、 有机玻璃板和固定板， 所述试验箱的上端设置开口， 所述有机玻璃板 设置在所 述箱架的正面， 所述固定 板设置在所述箱 架的其余各面。 10.一种采用权利要求1 ‑9任一项所述的具有多功能加载方式的模型试验装置的试验 方法， 其特 征在于： 包括以下 方式： 在进行横向加载试验时， 模型桩在试验箱内埋设好后， 将第一连接线的一端与模型桩 的上端连接， 第一连接线通过第一定滑轮与第一砝码连接， 由第一砝码进行横向荷载的计 算； 在进行抗压加载试验时， 将模型桩在试验箱内埋设好后， 调节第一杠杆在试验箱 的纵 向位置， 通过第一杠杆下部的滑道调节滑动管在试验箱内的横向位置， 使滑动管与模型桩 的桩头位置一致， 试验时， 在模 型桩上安放用于保护桩头的垫板， 荷载通过滑动管传递到垫 板， 再由垫 板传递到模型桩上， 并通过第一杠杆的力臂比值对压力进行计算； 在进行抗拔加载试验时， 将模型桩在试验箱内埋设好后， 调节第二杠杆在试验箱内的 纵向的位置， 并通过支撑杆将第二杠杆位置固定， 通过第二杠杆下部的滑道调节第二转动 支座在试验箱内的横向位置， 使第二转动支 座上的第二定滑轮与模型桩的桩顶处于竖直位 置， 调节横向加载结构 中的第一定滑轮的位置， 使第一定滑轮与第二杠杆下 的第二定滑轮 处于同一平面， 试验时， 转动第二转动支座使第二定滑轮与横向加载结构 中第一定滑轮的 方向一致， 在模型桩上固定第二连接线， 第二连接线通过第二杠杆下 的第二定滑轮和横向 加载结构中的第一定滑轮与第三砝码相连， 并通过第三砝码对拉力进行计算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468837 A 3