【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于超大型三維物理模型試驗，具體涉及一種超大型三維物理模型臥式加載裝置。
技術介紹
1、當前，安全性差、工程難度大等問題已經長期困擾采用原位試驗方法進行萬米級深部工程復雜地質結構與極端賦存環境形成機理、深部工程重大災害孕育機理的研究，現在通常使用經人工配置的三維相似材料的物理模型來開展不同邊界條件下的相關試驗，超大型物理模型試驗的理論基礎是相似性原理，該方法能夠有效解決原位試驗方法的諸多問題。
2、加載結構的可靠性直接關系到試驗的準確性和精度，從而關系到實驗數據的可信度。現有的試驗設備的相似比太大，無法真實反應復雜地質構造信息。同時還存在以下問題：
3、現有的三維反力框架無論是水平方向還是垂直方向通常是傳統的預應力結構，且通常采用焊接結構，此類結構在應用于2m以下小尺寸試樣時尚可，但不能滿足超大型三維物理模型試驗的試驗需求，例如萬噸以上級試驗。
4、現有的三維反力框架，通常由兩個反力框架組成，其中一個提供水平方向反力，另外一個提供垂直方向反力。按照布局形式分為立式和臥式。無論是立式還是臥式，為了實現試樣進出，通常需要水平或者垂直框架移動，這種技術方案在2m以下小尺寸試樣的加載結構上運用是可行的，通常移動質量較小，而面對超大型加載結構，例如萬噸以上級加載結構，移動質量通常在數千噸，存在較大安全風險。
5、現有的三維反力框架，無論是立式還是臥式都有一個顯著的缺點，由于結構限制，試樣進入到加載位置通常需要一套重載升降裝置，該裝置的出現會給整個設備帶來很大的安全性挑戰，可靠性不高
6、現有的臥式加載結構，試樣進入加載結構采用試樣轉運系統，通常適用于2m以下小尺寸試樣，而不適用超大型加載結構。因為超大型加載結構試驗用的試樣通常在數百噸級，現有的轉運系統無法承受此重載。
7、綜上所述，基于現有技術是無法實現超大型加載結構，必須采用突破性創新技術來實現。因此，研發一種超大型三維物理模型臥式加載裝置是十分必要的。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是，提供一種超大型三維物理模型臥式加載裝置。
2、一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，包括環形承載框架和水平承載框架，其特征在于：所述環形承載框架內部為工作區；所述環形承載框架相應于工作區間的上下左右四個方向設置有作動器組；所述水平承載框架上相應于工作區間的前后兩側也設置有作動器組；所述環形承載框架和水平承載框架之間還設置有轉運系統；所述轉運系統包括平行于工作區間的橫移組件；所述橫移組件交錯設置有穿過工作區間的縱移組件；所述縱移組件下方設置有升降組件。
3、進一步地，所述環形承載框架包括環形分瓣梁，多個環形分瓣梁組合呈環形結構；所述環形分瓣梁外側纏繞設置有鋼絲纏繞帶。
4、進一步地，所述環形承載框架包括設置于四角的大弧度第一扇形梁，相鄰的兩第一扇形梁之間均設置有小弧度的第二扇形梁，第二扇形梁中間設置有直線段梁；所述環形承載框架外側纏繞設置有鋼絲纏繞帶。
5、進一步地，所述的水平承載框架包括前梁，與前梁對應設置有后梁；前梁與立柱一端連接；后梁與立柱另一端連接；所述作動器組設置于前梁和后梁相對的一側。
6、進一步地，所述的水平承載框架包括前承載梁，與前承載梁對應設置有后承載梁；所述前承載梁與后承載梁之間設置有纏繞梁；前承載梁、后承載梁和纏繞梁通過水平框架鋼絲纏繞帶固定；所述作動器組設置于前承載梁和后承載梁相對的一側。
7、相應地，所述前梁由多個分塊組成，分塊之間由小拉桿穿過，并通過小拉桿螺母進行固定；所述后梁由多個分塊組成，分塊之間由小拉桿穿過并通過小拉桿螺母進行固定；所述后梁對應工作區方向設置有作動器組。
8、相應地，所述前承載梁由多個分塊組成，后承載梁由多個分塊組成，分塊與纏繞梁的組合通過水平框架鋼絲纏繞帶固定；所述后承載梁對應工作區方向設置有作動器組。
9、進一步地，所述橫移組件包括橫移第一軌道；與橫移第一軌道平行設置有橫移第二軌道；橫移第一軌道和橫移第二軌道上對應設置了作動器墊塊橫移缸；作動器墊塊橫移缸連接于作動器墊塊上。
10、進一步地，所述橫移組件包括所述橫移第一軌道，還平行設置有橫移第三軌道；橫移第一軌道和橫移第三軌道上對應設置了試樣橫移缸；橫移第一軌道一端對接設置有轉運車的一端，橫移第三軌道一端對接設置有轉運車的另一端；試樣橫移缸上連接有插板；轉運車上設置有托料板，托料板下設置有與插板對應的連接口。
11、進一步地，所述縱移組件，包括縱移軌道下設置有縱移軌道升降架，縱移軌道通過直線導軌組連接在縱移軌道升降架上；縱移軌道升降架下設置有縱移軌道升降缸。
12、本專利技術的有益效果。
13、1.高剛度承載框架。
14、水平承載框架為雙梁四柱結構，環形承載框架為鋼絲纏繞預應力結構，能夠為三個承載方向上提供高剛度承載，框架的自身變形較傳統預應力結構顯著降低，提高試驗數據可信度。
15、2.承載框架無移動的本征安全特性。
16、傳統的加載結構，為了實現試樣進出，通常需要水平或者垂直框架移動，本專利技術水平承載框架和環形承載框架均固定，安全性和可靠性顯著提高，具有本征安全特性。
17、3.無試樣長行程舉升機構的本征安全特性。
18、傳統的加載結構，為了實現試樣進出，整個加載結構需要試樣長行程舉升機構，本專利技術無試樣長行程舉升機構，安全性顯著提高，具有本征安全特性。
19、4.高效精準的試樣自動移運裝置。
20、通過轉運系統，對試樣進入加載裝置實現高效精準橫移和縱移，對作動器墊塊實現高效橫移，顯著提高試樣轉運效率，實現無人轉運。
21、5.高剛度鋼絲纏繞承載框架。
22、鋼絲纏繞預應力技術的水平承載框架和立式承載框架，有效的解決了超大型三維物理模型試驗的水平承載和立式承載框架的剛度弱、抗疲勞性能低、抗偏載能力弱、應力集中的問題，提高超大型物理模型三個方向加載框架的安全性和可靠性。
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1.一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，包括環形承載框架（2）和水平承載框架（1），其特征在于：所述環形承載框架（2）內部為工作區；所述環形承載框架（2）相應于工作區間的上下左右四個方向設置有作動器組；所述水平承載框架（1）上相應于工作區間的前后兩側也設置有作動器組；所述環形承載框架（2）和水平承載框架（1）之間還設置有轉運系統（3）；所述轉運系統（3）包括平行于工作區間的橫移組件；所述橫移組件交錯設置有穿過工作區間的縱移組件；所述縱移組件下方設置有升降組件。
2.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述環形承載框架（2）包括環形分瓣梁（14），多個環形分瓣梁（14）組合呈環形結構；所述環形分瓣梁（14）外側纏繞設置有鋼絲纏繞帶（22）。
3.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述環形承載框架（2）包括設置于四角的大弧度第一扇形梁，相鄰的兩第一扇形梁之間均設置有小弧度的第二扇形梁，第二扇形梁中間設置有直線段梁（48）；所述環形承載框架（2）外側纏繞設置有鋼絲纏繞帶（22）。
4.
5.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述的水平承載框架（1）包括前承載梁（42），與前承載梁（42）對應設置有后承載梁（43）；所述前承載梁（42）與后承載梁（43）之間設置有纏繞梁（44）；前承載梁（42）、后承載梁（43）和纏繞梁（44）通過鋼絲纏繞帶（22）固定；所述作動器組設置于前承載梁（42）和后承載梁（43）相對的一側。
6.根據權利要求4所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述前梁（7）由多個分塊組成，分塊之間由小拉桿（37）穿過，并通過小拉桿螺母（38）進行固定；所述后梁（8）由多個分塊組成，分塊之間由小拉桿（37）穿過并通過小拉桿螺母（38）進行固定；所述后梁（8）對應工作區方向設置有作動器組。
7.根據權利要求5所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述前承載梁（42）由多個分塊組成，后承載梁（43）由多個分塊組成，分塊與纏繞梁（44）的組合通過鋼絲纏繞帶（22）固定；所述后承載梁（43）對應工作區方向設置有作動器組。
8.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述橫移組件包括橫移第一軌道（29）；與橫移第一軌道（29）平行設置有橫移第二軌道（30）；橫移第一軌道（29）和橫移第二軌道（30）上對應設置了作動器墊塊橫移缸（28）；作動器墊塊橫移缸（28）連接于作動器墊塊（4）上。
9.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述橫移組件包括所述橫移第一軌道（29），還平行設置有橫移第三軌道（31）；橫移第一軌道（29）和橫移第三軌道（31）上對應設置了試樣橫移缸（27）；橫移第一軌道（29）一端對接設置有轉運車（24）的一端，橫移第三軌道（31）一端對接設置有轉運車（24）的另一端；試樣橫移缸（27）上連接有插板（26）；轉運車（24）上設置有托料板（6），托料板（6）下設置有與插板（26）對應的連接口。
10.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述縱移組件，包括縱移軌道（34）下設置有縱移軌道升降架（35），縱移軌道（34）通過直線導軌組（39）連接在縱移軌道升降架（35）上；縱移軌道升降架（35）下設置有縱移軌道升降缸（32）。
...【技術特征摘要】
1.一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，包括環形承載框架（2）和水平承載框架（1），其特征在于：所述環形承載框架（2）內部為工作區；所述環形承載框架（2）相應于工作區間的上下左右四個方向設置有作動器組；所述水平承載框架（1）上相應于工作區間的前后兩側也設置有作動器組；所述環形承載框架（2）和水平承載框架（1）之間還設置有轉運系統（3）；所述轉運系統（3）包括平行于工作區間的橫移組件；所述橫移組件交錯設置有穿過工作區間的縱移組件；所述縱移組件下方設置有升降組件。
2.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述環形承載框架（2）包括環形分瓣梁（14），多個環形分瓣梁（14）組合呈環形結構；所述環形分瓣梁（14）外側纏繞設置有鋼絲纏繞帶（22）。
3.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述環形承載框架（2）包括設置于四角的大弧度第一扇形梁，相鄰的兩第一扇形梁之間均設置有小弧度的第二扇形梁，第二扇形梁中間設置有直線段梁（48）；所述環形承載框架（2）外側纏繞設置有鋼絲纏繞帶（22）。
4.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述的水平承載框架（1）包括前梁（7），與前梁（7）對應設置有后梁（8）；前梁（7）與立柱（10）一端連接；后梁（8）與立柱（10）另一端連接；所述作動器組設置于前梁和后梁相對的一側。
5.根據權利要求1所述的一種超大型三維物理模型臥式加載裝置，其特征在于：所述的水平承載框架（1）包括前承載梁（42），與前承載梁（42）對應設置有后承載梁（43）；所述前承載梁（42）與后承載梁（43）之間設置有纏繞梁（44）；前承載梁（42）、后承載梁（43）和纏繞梁（44）通過鋼絲纏繞帶（22）固定；所述作動器組設置于前承載梁（42）和后承載梁（43）相對的一側。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：霍光，趙緒平，葉龍，李宣，祁建，蘇小華，張云鵬，劉智丹，張林，王中原，
申請(專利權)人：北方重工集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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