一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置

1.本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置。


背景技术：

2.我国的水资源和水能资源大多集中在高坝大库，这些大中型水利枢纽作为国家的重要基础设施，对经济建设和维护社会稳定具有重要作用。拱坝结构就是一种极其重要的水利工程挡水设施，随着近些年国家对水利设施的重视，关于拱坝结构的研究也越来越引起重视。
3.拱坝缩尺模型试验是目前拱坝结构安全性能研究的主要手段之一，其结果对分析评价拱坝结构安全性能有着重要的参考依据和价值。我国拱坝结构多建于西南峡谷地区，地震烈度较高，承受复杂的静动荷载，其中地震作用(动荷载)本质上是循环往复荷载，研究拱坝结构在静动荷载作用下的破坏现象和机理是拱坝结构的重点研究课题。现有对拱坝结构静动力荷载下破坏过程及其机理研究主要采用地质力学模型(基于千斤顶的静力法，单向荷载)和振动台试验(动力法，双向往复荷载)，但是地质力学模型和振动台模型试验耗费经费和时间巨大，极大得限制了其开展。特别地，拱坝在地震等循环往复荷载作用下的破坏形态及其机理可通过循环往复加载试验来模拟，但目前尚无关于拱坝结构在循环往复荷载作用下的试验装置与方法的研究，这些问题限制了拱坝结构相关科研进程与进展。
4.因此，亟需开发一种新型拱坝缩尺模型静动力加载试验装置来同时满足拱坝单向和循环往复的静动力加载试验需求。


技术实现要素：

5.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
6.一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，包括：
7.拱坝缩尺模型；
8.反力墙，所述反力墙位于所述拱坝缩尺模型的上游侧；
9.加载机构，所述加载机构包括第一加载部和第二加载部，所述第一加载部和所述第二加载部相对设置在所述拱坝缩尺模型的坝体的上游侧和下游侧，用于对所述坝体进行力加载；其中，所述第一加载部与所述第二加载部通过固定件连接；
10.驱动机构，所述驱动机构安装在所述反力墙靠近所述拱坝缩尺模型的一侧，且所述驱动机构的驱动端与所述第一加载部连接，用于驱动加载机构对所述坝体进行加载。
11.进一步地，所述第一加载部包括若干个第一加载块、第一荷载分配梁和多级加载梁；若干个第一加载块均匀分布在所述第一荷载分配梁上，所述第一荷载分配梁的另一侧通过牵引板与所述多级加载梁连接；所述第一加载块远离所述第一荷载分配梁的一侧设置有与所述坝体的上游侧相契合的曲面，并与所述坝体的上游侧抵接；
12.所述第二加载部包括第二荷载分配梁和若干个与所述第一加载块相对设置的第
二加载块；若干个第二加载块均匀分布在所述第二荷载分配梁上；所述第二加载块远离所述第二荷载分配梁的一面设置有与所述坝体的下游侧相契合的曲面，并与所述坝体的下游侧抵接；
13.所述第二荷载分配梁通过所述固定件与所述第一荷载分配梁连接；
14.所述多级加载梁与所述驱动机构的驱动端连接。
15.进一步地，所述第一荷载分配梁包括位于所述坝体的上游侧中间处竖直设置的第一分配主板和若干个与所述第一加载块相匹配的第一分配联板；若干所述第一分配联板相对分布在所述第一分配主板的两侧，并分别与所述第一加载块、所述多级加载梁固定连接；
16.所述第二荷载分配梁包括位于所述坝体的下游侧中间处竖直设置的第二分配主板和若干个与所述第二加载块相匹配的第二分配联板；若干所述第二分配联板相对分布在所述第二分配主板的两侧，所述第二分配联板与所述第二加载块固定连接；
17.所述第一分配主板与所述第二分配主板通过固定连接钢筋连接。
18.进一步地，所述多级加载梁包括一级加载梁、多组一级紧固件、多组二级紧固件和二级加载梁；所述一级加载梁和所述二级加载梁均为工字梁；其中，每组一级紧固件均包括2个一级紧固件，每组二级紧固件均包括2个二级紧固件；
19.所述一级加载梁的第一缘翼的腹板的两侧与每组所述二级紧固件的一端可滑移连接，每组所述二级紧固件的另一端与所述二级加载梁的第一缘翼的腹板两侧可滑移连接；
20.所述一级加载梁的第二缘翼的腹板两侧与每组所述一级紧固件的一端可滑移连接；所述一级紧固件通过牵引板与所述第一分配联板连接。
21.进一步地，所述一级加载梁设置有2个，一级紧固件设置有4组，二级紧固件设置有2组，二级加载梁设置有1个；2个所述一级加载梁的两端紧固连接；4组所述一级紧固件分别分布在2个所述一级加载梁的第二缘翼的两端；2组所述二级紧固件分别分布在所述二级加载梁的第一缘翼的两端，并与所述一级加载梁的第一缘翼连接。
22.进一步地，所述一级紧固件为角钢型结构，所述一级紧固件包括垂直设置的第一钢板和第二钢板；所述第一钢板上开设有2个第一贯穿圆孔，2个第一贯穿圆孔沿所述第一钢板的轴线对称，所述第二钢板开设有第二贯穿圆孔；
23.所述一级加载梁的第二缘翼的腹板两侧设置有与贯穿翼缘深度方向的矩形第一孔槽；第一螺杆穿过所述第一贯穿圆孔与所述第一孔槽，所述第一螺杆的两端设置有第一螺栓，以使所述一级加载梁与所述一级紧固件紧固连接；
24.所述牵引板设置有多组，其中，每组牵引板包括2个牵引板，并相对分布在所述第一分配联板上；所述牵引板包括c型铁板和开贯穿孔槽的矩形铁块，所述c型铁板的闭合端与所述矩形铁块固定连接；所述c型铁板的开口端与所述第一分配联板靠近所述第一分配主板的一端连接；
25.还包括第一水平螺杆，所述第一水平螺杆分别穿过每组牵引板的贯穿孔槽和每组一级紧固件的第二贯穿孔，以使所述第一分配联板与所述一级加载梁连接，同时，所述第一水平螺杆可沿牵引板滑动槽滑动。
26.进一步地，所述二级紧固件包括第四钢板和相对设置在所述第四钢板两边的第三钢板、第五钢板，所述第三钢板、所述第四钢板和所述第五钢板围合而成门字钢型结构；
27.所述第三钢板和所述第五钢板上均开设有2个第三贯穿圆孔，2个第三贯穿圆孔沿所述第三钢板的轴线对称，所述第四钢板开设有第四贯穿圆孔；
28.所述一级加载梁第一缘翼的腹板两侧与所述二级紧固件的第一缘翼的腹板两侧均设置有贯穿翼缘深度方向的矩形第二孔槽；第二螺杆穿过所述第三贯穿圆孔与所述第二孔槽，所述第二螺杆两端设置有第二螺栓，以使所述一级加载梁、所述二级紧固件和所述二级加载梁紧固连接；
29.还包括第二水平螺杆，所述第二水平螺杆穿过每组二级紧固件的第四贯穿孔，所述第二水平螺杆的两端设置有第三螺栓，以使所述第二水平螺杆与所述二级紧固件紧固连接。
30.进一步地，所述驱动机构包括双向拉压千斤顶，所述双向拉压千斤顶的固定端与所述反力墙连接，所述双向拉压千斤顶的输出端设置有加载头，所述加载头远离所述双向拉压千斤顶的一侧与所述二级加载梁的第二缘翼抵接。
31.进一步地，还包括荷载传感器，荷载传感器设置在所述加载头和双向拉压千斤顶之间。
32.有益效果：
33.1.本发明设计思路简单明确，荷载加载装置选用加载块和荷载分配梁夹持拱坝缩尺模型，并将拱坝承受的分布式面荷载转化为若干等效线荷载；使用固定连接钢筋、牵引板、多级加载梁、双向拉压千斤顶施加单向和反复荷载。该装置保证试验结果可靠性的同时极大得简化了加载装置的布置、安装与成本，解决了现有拱坝缩尺模型加载装置带来的占用空间大、拱坝表面布设传感器困难的问题。
34.2.本发明结构简单，安装方便，使用方法易操作，可以随时组装，也可整体运输；此外，占用空间小，拱坝缩尺模型表面占用面积小，可用来布设监测传感器，对节省实验空间，提高拱坝缩尺模型试验效率有重要作用和意义。
35.3.本发明可以开展拱坝的静力超载试验和拟静力(循环往复加载)、拟动力(以特定频谱模拟地震反复作用)等动荷载试验，极大地填补和解决了现有拱坝试验系统存在的空缺和问题。
36.4.牵引板、多级加载梁和加载头具有可滑动的特性，通过滑动调整其位置可以施加任意大小和位置的荷载，该装置仅通过简单的设计即克服了现有加载装置部件繁杂且加载不便的困难。
37.5.加载块采用环氧树脂等透明材料浇筑，因此该拱坝缩尺模型新型静动力加载装置可以透过加载块看到加载过程中拱坝裂缝演变过程和分布规律，这克服了传统千斤顶加载法由于布置密集的不透明加载块而无法监控拱坝受载后裂缝的演变过程及分布规律的缺陷。
附图说明
38.图1为本发明的结构示意图；
39.图2为本发明的前视图；
40.图3为本发明的俯视图；
41.图4为本发明的拱坝缩尺模型等轴侧视图；
42.图5为本发明的拱坝缩尺模型和加载机构的前、后视图；
43.图6为本发明的第一加载部和第二加载部结构示意图；
44.图7为本发明的牵引板结构示意图；
45.图8为本发明的多级加载梁等轴侧视图；
46.图9为本发明的多级加载梁前视图；
47.图10为本发明的新型集中等效加载法与传统千斤顶法对比图；
48.图11为本发明的新型集中等效加载法与传统千斤顶法的应力有限元结果对比图；
49.图12为本发明的新型集中等效加载法与传统千斤顶法的位移有限元结果对比图；
50.其中，1、拱坝缩尺模型；2、第一加载块；3、第一荷载分配梁；4、固定连接钢筋；5、牵引板；6、多级加载梁；6.1、一级加载梁；6.2、一级紧固件；6.2.1、第一钢板；6.2.2、第二钢板；6.3、二级紧固件；6.3.1、第三钢板；6.3.2、第四钢板；6.4、二级加载梁；7、加载头；8、荷载传感器；9、双向拉压千斤顶；10、反力墙。
具体实施方式
51.实施例1
52.参考图1-12，一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，包括：
53.拱坝缩尺模型1；
54.在本实施例中，拱坝缩尺模型1为实际水利工程拱坝结构的整体缩尺模型；拱坝缩尺模型1包括坝体和两侧的坝肩基岩；坝肩基岩为u型结构，坝体位于坝肩基岩凹槽中，坝体的两侧拱端与坝肩基岩相接；坝体为拦河建筑物；在坝体两侧设置有扩大端，在拱肩上开设有与扩大端相匹配的槽口，坝体与坝肩成型后，将坝体两端的扩大端插入拱肩的预设槽口，并用微粒混凝土将槽口连接处完全密封为整体。
55.反力墙10，反力墙10位于拱坝缩尺模型1的上游侧；
56.在本实施例中，反力墙10为钢筋混凝土墙体。
57.加载机构，加载机构包括第一加载部和第二加载部，第一加载部和第二加载部相对设置在拱坝缩尺模型1的坝体的上游侧和下游侧，用于对坝体进行力加载；其中，第一加载部与第二加载部通过固定件连接；
58.驱动机构，驱动机构安装在反力墙10靠近拱坝缩尺模型1的一侧，且驱动机构的驱动端与第一加载部连接，用于驱动加载机构对坝体进行加载。
59.优选的，第一加载部包括若干个第一加载块2、第一荷载分配梁3和多级加载梁6；若干个第一加载块2均匀分布在第一荷载分配梁3上，第一荷载分配梁3的另一侧通过牵引板5与多级加载梁6连接；第一加载块2远离第一荷载分配梁3的一侧设置有与坝体的上游侧相契合的曲面，并与坝体的上游侧抵接；
60.第二加载部包括第二荷载分配梁和若干个与第一加载块相对设置的第二加载块；若干个第二加载块均匀分布在第二荷载分配梁上；第二加载块远离第二荷载分配梁的一面设置有与坝体的下游侧相契合的曲面，并与坝体的下游侧抵接；
61.第二荷载分配梁通过固定件与第一荷载分配梁连接；
62.多级加载梁6与驱动机构的驱动端连接。
63.在本实施例中，第一加载块2和第二加载块采用环氧树脂等透明材料制得；透过第
一加载块2和第二加载块看到加载过程中拱坝裂缝演变过程和分布规律，这克服了传统千斤顶加载法由于布置密集的不透明加载块而无法监控拱坝受载后裂缝的演变过程及分布规律的缺陷。
64.优选的，第一荷载分配梁3包括位于坝体的上游侧中间处竖直设置的第一分配主板和若干个与第一加载块相匹配的第一分配联板；若干第一分配联板相对分布在第一分配主板的两侧，并分别与第一加载块、多级加载梁固定连接；
65.第二荷载分配梁包括位于坝体的下游侧中间处竖直设置的第二分配主板和若干个与第二加载块相匹配的第二分配联板；若干第二分配联板相对分布在第二分配主板的两侧，第二分配联板与第二加载块固定连接；
66.第一分配主板与第二分配主板通过固定连接钢筋4连接。
67.在本实施例中，若干第一分配联板相对于第一分配主板对称分布，并与第一分配主板相互垂直；
68.若干第二分配联板相对于第二分配主板对称分布，并与第二分配主板相互垂直。
69.在本实施例中，如图5所示，加载机构选用两块“王”字型加载块和荷载分配梁夹持拱坝缩尺模型，并将拱坝承受的分布式面荷载转化为若干等效线荷载。
70.在本实施例中，第一分配主板为1个，第一分配联板为6个，第一加载块为6个；6个第一分配联板相对均匀的分布在第一分配主板的两侧，并分别与第一加载块连接；
71.第二分配主板为1个，第二分配联板为6个，第二加载块为6个；6个第二分配联板相对均匀的分布在第二分配主板的两侧，并分别与第二加载块连接。
72.优选的，多级加载梁6包括一级加载梁6.1、多组一级紧固件6.2、多组二级紧固件6.3和二级加载梁6.4；一级加载梁6.1和二级加载梁6.4均为工字梁；其中，每组一级紧固件6.2包括2个一级紧固件6.2，每组二级紧固件6.3包括2个二级紧固件6.3；
73.一级加载梁6.1的第一缘翼的腹板两侧与每组二级紧固件6.3的一端可滑移连接，每组二级紧固件6.3的另一端与二级加载梁6.4的第一缘翼的腹板两侧可滑移连接；
74.一级加载梁6.1的第二缘翼的腹板两侧与每组一级紧固件6.2的一端可滑移连接；一级紧固件6.2通过牵引板5与第一分配联板连接。
75.优选的，一级加载梁6.1设置有2个，一级紧固件6.2设置有4组，二级紧固件6.3设置有2组，二级加载梁6.4设置有1个；2个一级加载梁6.1的两端紧固连接；4组一级紧固件6.2分别分布在2个一级加载梁6.1的第二缘翼的两端；2组二级紧固件6.3分别分布在二级加载梁6.4的第一缘翼的两端，并与一级加载梁6.1的第一缘翼连接。
76.优选的，一级紧固件6.2为角钢型结构，一级紧固件包括垂直设置的由第一钢板6.2.1和第二钢板6.2.2；第一钢板6.2.1上开设有2个第一贯穿圆孔，2个第一贯穿圆孔沿第一钢板6.2.1的轴线对称，第二钢板6.2.2开设有第二贯穿圆孔；
77.在本实施例中，第一钢板6.2.1和第二钢板6.2.2焊接而成。
78.一级加载梁6.4的第二缘翼的腹板两侧设置有与贯穿翼缘深度方向的矩形第一孔槽；第一螺杆穿过第一贯穿圆孔与第一孔槽，第一螺杆两端设置有第一螺栓，以使一级加载梁6.4与一级紧固件6.2紧固连接；
79.牵引板5设置有多组，其中，每组牵引板5包括2个牵引板，并相对分布在第一分配联板上；牵引板5包括c型铁板和开贯穿孔槽的矩形铁块，c型铁板的闭合端与矩形铁块固定
连接；c型铁板的开口端与第一分配联板靠近第一分配主板的一端连接；
80.一级紧固件6.2还包括第一水平螺杆，第一水平螺杆穿过每组牵引板5贯穿孔槽和每组一级紧固件6.2的第二贯穿孔，以使第一分配联板与一级加载梁连接，同时，第一水平螺杆可沿牵引板滑动槽滑动。
81.在本实施例中，牵引板5设置有3组，第一水平螺杆设置有4个；第一个第一水平螺杆穿过第一组牵引板5贯穿孔槽和第一组一级紧固件6.2的第二贯穿孔；第二个第一水平螺杆穿过第二组牵引板5贯穿孔槽和第二组一级紧固件6.2的第二贯穿孔；第三个第一水平螺杆穿过第二组牵引板5贯穿孔槽和第三组一级紧固件6.2的第二贯穿孔；第四个第一水平螺杆穿过第三组牵引板5贯穿孔槽和第四组一级紧固件6.2的第二贯穿孔。
82.优选的，二级紧固件6.3包括第四钢板6.3.2和相对设置在第四钢板6.3.2两边的第三钢板6.3.1、第五钢板，第三钢板6.3.1、第四钢板6.3.2和第五钢板围合而成门字钢型结构；
83.在本实施例中，第三钢板6.3.1、第四钢板6.3.2和第五钢板焊接而成。
84.第三钢板6.3.1和第五钢板上均开设有2个第三贯穿圆孔，2个第三贯穿圆孔沿第三钢板6.3.1的轴线对称，第四钢板6.3.2开设有第四贯穿圆孔；
85.一级加载梁6.1的第一缘翼的腹板两侧与二级紧固件6.3的第一缘翼的腹板两侧均设置有贯穿翼缘深度方向的矩形第二孔槽；第二螺杆穿过第三贯穿圆孔与第二孔槽，第二螺杆两端设置有第二螺栓，以使一级加载梁6.1、二级紧固件6.3和二级加载梁6.4紧固连接。
86.二级紧固件6.2还包括第二水平螺杆，第二水平螺杆穿过每组二级紧固件6.3的第四贯穿孔，第二水平螺杆的两端设置有第三螺栓，以使第二水平螺杆与二级紧固件6.3紧固连接。
87.在本实施例中，第二水平螺杆设置有2个，2个第二水平螺杆穿过每组二级紧固件6.3的第四贯穿孔，第二水平螺杆的两端设置有第三螺栓。
88.优选的，驱动机构包括双向拉压千斤顶9，双向拉压千斤顶9的固定端与反力墙10连接，双向拉压千斤顶9的输出端连接有加载头7，加载头7远离双向拉压千斤顶9的一侧与二级加载梁6.4的第二缘翼抵接。
89.优选的，驱动机构还包括荷载传感器8，荷载传感器8设置在加载头7和双向拉压千斤顶9之间。
90.在本实施例中，一种拱坝缩尺模型新型静动力加载试验装置与传统千斤顶法布置对比如图10所示，对两者施加相同的合力，最终mises应力结果对比如图11所示，位移结果对比如图12所示，从图11可以得到，两者应力分布规律相似，应力大小范围非常接近，误差在6％；从图12可以得到，两者位移分布规律一致，位移大小非常接近，误差在3％。综上，本发明提出的一种拱坝缩尺模型新型静动力加载试验装置完全可以达到传统千斤顶法的加载效果，且极大地节省了加载所需物力，并省出较大的拱坝表面面积，可以用来布置传感器。
91.实施例2
92.本实施例在实施例1结构基础上，通过三个集中力为某实际高拱坝结构的缩尺模型提供等效循环往复荷载，荷载分配梁3具有3组分配联板；拱坝体型函数如下：
93.设拱冠梁上游曲线方程为h坐标的三次曲线yu(h)的三次曲线
94.yu(h)＝a0+a1h+a2h2+a3h3，
95.以四个控制坐标
96.x1＝yu(h1)、x2＝yu(h2)、x3＝yu(h3)、x4＝yu(h4)求解系数。
97.在本实施例中，设拱冠梁厚度方程为t(h)＝b0+b1h+b2h2+b3h3，通过四个控制点坐标求解系数。
98.最终本实例拱冠梁特征值沿高程变化关系：
[0099][0100]
在本实施例中，拱圈梁轴线上任意点(xi，yi)坐标：
[0101][0102]
在本实施例中，设拱圈轴线上任意点i处的法线与上、下游面的交点分别为u和d，厚度为tm，则拱圈厚度方程遵循以下关系：
[0103]
ti=tc+(t
l-tc)(si/s
l
)2[0104][0105]
式中，y——顺河向距离坝顶上游面拱冠处距离。h——竖向距离坝顶上游拱冠处距离。——拱圈梁上任意点(xi，yi)与该拱圈梁共轴线拱冠连线和y方向的夹角。yu(h)——拱冠梁上游面沿y方向的坐标。y
cu
——拱圈梁中面在拱冠梁处的y坐标。tc(h)——拱冠梁在竖向距离坝顶h处的厚度。t
ai
——拱端厚度(t
al
为左拱端厚度，t
al
为右拱端厚度)。ti、si——i(xi，yi)点对应拱圈厚度及中心线弧长(从拱冠梁算起)。s
ai
——拱端处对应的中心线弧长(s
al
为右拱端，s
ar
为左拱端)。r
ci
——拱端处对应的中心线曲率半径(r
cl
为左拱端，r
cr
为右拱端)。
[0106]
在本实施例中，拱圈梁上、下游曲线方程：
[0107][0108][0109]
在本实施例中，将第一个集中力设在距离拱坝缩尺模型1坝顶h1处，该高程处集中力大小设为
[0110]
f1＝ρgh1(r
cl
(h1)+r
cr
(h1))；
[0111]
将第一个集中力设在距离拱坝缩尺模型1坝顶h2处，该高程处集中力大小设为
[0112]
f2＝ρgh2(r
cl
(h2)+r
cr
(h2))。
[0113]
在本实施例中，第三个集中力的大小f3及作用高程h3由以下静力等效原则确定：
[0114][0115]
式中，ρ为水的密度，g为重力加速度。
[0116]
其中，通过n个集中力为一般性拱坝缩尺模型提供等效循环往复加载作用；n的选取可依据实际结构类型、形式和附属加载工装布置特点，按照加载方便的原则来设置。
[0117]
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

技术特征：
1.一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，包括：拱坝缩尺模型；反力墙，所述反力墙位于所述拱坝缩尺模型的上游侧；加载机构，所述加载机构包括第一加载部和第二加载部，所述第一加载部和所述第二加载部相对设置在所述拱坝缩尺模型的坝体的上游侧和下游侧，用于对所述坝体进行力加载；其中，所述第一加载部与所述第二加载部通过固定件连接；驱动机构，所述驱动机构安装在所述反力墙靠近所述拱坝缩尺模型的一侧，且所述驱动机构的驱动端与所述第一加载部连接，用于驱动加载机构对所述坝体进行加载。2.根据权利要求1所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述第一加载部包括若干个第一加载块、第一荷载分配梁和多级加载梁；若干个第一加载块均匀分布在所述第一荷载分配梁上，所述第一荷载分配梁的另一侧通过牵引板与所述多级加载梁连接；所述第一加载块远离所述第一荷载分配梁的一侧设置有与所述坝体的上游侧相契合的曲面，并与所述坝体的上游侧抵接；所述第二加载部包括第二荷载分配梁和若干个与所述第一加载块相对设置的第二加载块；若干个第二加载块均匀分布在所述第二荷载分配梁上；所述第二加载块远离所述第二荷载分配梁的一面设置有与所述坝体的下游侧相契合的曲面，并与所述坝体的下游侧抵接；所述第二荷载分配梁通过所述固定件与所述第一荷载分配梁连接；所述多级加载梁与所述驱动机构的驱动端连接。3.根据权利要求2所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述第一荷载分配梁包括位于所述坝体的上游侧中间处竖直设置的第一分配主板和若干个与所述第一加载块相匹配的第一分配联板；若干所述第一分配联板相对分布在所述第一分配主板的两侧，并分别与所述第一加载块、所述多级加载梁固定连接；所述第二荷载分配梁包括位于所述坝体的下游侧中间处竖直设置的第二分配主板和若干个与所述第二加载块相匹配的第二分配联板；若干所述第二分配联板相对分布在所述第二分配主板的两侧，所述第二分配联板与所述第二加载块固定连接；所述第一分配主板与所述第二分配主板通过固定连接钢筋连接。4.根据权利要求3所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述多级加载梁包括一级加载梁、多组一级紧固件、多组二级紧固件和二级加载梁；所述一级加载梁和所述二级加载梁均为工字梁；其中，每组一级紧固件均包括2个一级紧固件，每组二级紧固件均包括2个二级紧固件；所述一级加载梁的第一缘翼的腹板的两侧与每组所述二级紧固件的一端可滑移连接，每组所述二级紧固件的另一端与所述二级加载梁的第一缘翼的腹板两侧可滑移连接；所述一级加载梁的第二缘翼的腹板两侧与每组所述一级紧固件的一端可滑移连接；所述一级紧固件通过牵引板与所述第一分配联板连接。5.根据权利要求4所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述一级加载梁设置有2个，一级紧固件设置有4组，二级紧固件设置有2组，二级加载梁设置有1个；2个所述一级加载梁的两端紧固连接；4组所述一级紧固件分别分布在2个所述一级加载梁的第二缘翼的两端；2组所述二级紧固件分别分布在所述二级加载梁的
第一缘翼的两端，并与所述一级加载梁的第一缘翼连接。6.根据权利要求5所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述一级紧固件为角钢型结构，所述一级紧固件包括垂直设置的第一钢板和第二钢板；所述第一钢板上开设有2个第一贯穿圆孔，2个第一贯穿圆孔沿所述第一钢板的轴线对称，所述第二钢板开设有第二贯穿圆孔；所述一级加载梁的第二缘翼的腹板两侧设置有与贯穿翼缘深度方向的矩形第一孔槽；第一螺杆穿过所述第一贯穿圆孔与所述第一孔槽，所述第一螺杆的两端设置有第一螺栓，以使所述一级加载梁与所述一级紧固件紧固连接；所述牵引板设置有多组，其中，每组牵引板包括2个牵引板，并相对分布在所述第一分配联板上；所述牵引板包括c型铁板和开贯穿孔槽的矩形铁块，所述c型铁板的闭合端与所述矩形铁块固定连接；所述c型铁板的开口端与所述第一分配联板靠近所述第一分配主板的一端连接；还包括第一水平螺杆，所述第一水平螺杆分别穿过每组牵引板的贯穿孔槽和每组一级紧固件的第二贯穿孔，以使所述第一分配联板与所述一级加载梁连接，同时，所述第一水平螺杆可沿牵引板滑动槽滑动。7.根据权利要求5所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述二级紧固件包括第四钢板和相对设置在所述第四钢板两边的第三钢板、第五钢板，所述第三钢板、所述第四钢板和所述第五钢板围合而成门字钢型结构；所述第三钢板和所述第五钢板上均开设有2个第三贯穿圆孔，2个第三贯穿圆孔沿所述第三钢板的轴线对称，所述第四钢板开设有第四贯穿圆孔；所述一级加载梁第一缘翼的腹板两侧与所述二级紧固件的第一缘翼的腹板两侧均设置有贯穿翼缘深度方向的矩形第二孔槽；第二螺杆穿过所述第三贯穿圆孔与所述第二孔槽，所述第二螺杆两端设置有第二螺栓，以使所述一级加载梁、所述二级紧固件和所述二级加载梁紧固连接；还包括第二水平螺杆，所述第二水平螺杆穿过每组二级紧固件的第四贯穿孔，所述第二水平螺杆的两端设置有第三螺栓，以使所述第二水平螺杆与所述二级紧固件紧固连接。8.根据权利要求4所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，所述驱动机构包括双向拉压千斤顶，所述双向拉压千斤顶的固定端与所述反力墙连接，所述双向拉压千斤顶的输出端设置有加载头，所述加载头远离所述双向拉压千斤顶的一侧与所述二级加载梁的第二缘翼抵接。9.根据权利要求8所述的一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，其特征在于，还包括荷载传感器，荷载传感器设置在所述加载头和双向拉压千斤顶之间。

技术总结
本发明公开了一种拱坝缩尺模型集中式等效新型静动力加载试验装置，属于水利工程技术领域，其包括：拱坝缩尺模型；反力墙位于拱坝缩尺模型的上游侧；加载机构包括第一加载部和第二加载部，第一加载部和第二加载部相对设置在拱坝缩尺模型的坝体的上游侧和下游侧，用于对坝体进行力加载；其中，第一加载部与第二加载部通过固定件连接；驱动机构安装在反力墙靠近拱坝缩尺模型的一侧，且驱动机构的驱动端与第一加载部连接，用于驱动加载机构对坝体进行加载。本发明结构简单，安装方便，使用方法易操作，可以随时组装，也可整体运输；占用空间小，节省实验空间，对提高拱坝缩尺模型试验效率有重要作用和意义。重要作用和意义。重要作用和意义。


技术研发人员：胡少伟 李景浩 叶宇霄 许耀群 齐浩 单常喜 薛翔 苏常旺 文成成
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/9/20