1.一种模块化拼装式水加载试验系统,其特征在于,包括:加载结构系统和水量监测控制系统,所述加载结构系统包括加载模块、传力系统和支撑系统(20);所述加载模块由若干个单个模块(9)组成,所述单个模块(9)为一个模块单元,所述模块单元间通过传力系统连接,若干个所述模块单元组成模块系统(21),所述模块系统(21)由支撑系统(20)提供侧向支撑,所述水量监测控制系统与模块系统(21)连接;
所述传力系统包括模块间连接件(11)以及传力部件(12),所述模块间连接件(11)由四个连接件分件(10)拼成,所述连接件分件(10)设置为方钢管且开有竖向长孔和圆孔;所述连接件分件(10)与所述模块单元的肋板相连的面均开竖向长孔,以释放模块单元间竖向约束,使模块单元在加载过程中适应结构变形,四个所述连接件分件(10)两两相贴合的面的上下端开圆孔,以实现连接件分件间的拼装;四个所述连接件分件(10)通过螺栓穿过长孔分别与四个模块单元对应连接,四个所述连接件分件(10)通过螺栓穿过所述圆孔相互固定;所述传力部件(12)由传力承托板(13)以及传力短柱(14)构成,所述传力承托板(13)设置为方钢板;
所述支撑系统(20)包括外框板(16)、斜撑杆(15)以及连接部件,所述外框板(16)采用压型钢板,具有抗弯刚度高、轻质的特点,所述斜撑杆(15)采用钢管杆件,两端采用销轴节点,所述支撑系统(20)连接均采用螺栓连接;所述连接部件按所连类型分为三类,压型钢板间连接、斜撑杆(15)‑压型钢板连接以及斜撑杆(15)‑地面连接;所述压型钢板间连接采用角部连接件(18),所述角部连接件(18)上开系列孔与压型钢板板肋采用螺栓固定,所述斜撑杆(15)‑压型钢板连接,在斜撑杆(15)与压型钢板间设置有中部连接垫板(17),所述中部连接垫板(17)、斜撑杆上端销轴节点板开孔,采用螺栓通过中部连接垫板(17)完成斜撑杆和压型钢板的固定,所述斜撑杆(15)‑地面连接,所述斜撑杆(15)下端销轴节点板开孔,采用螺栓完成与地面的锚固。
2.根据权利要求1所述的模块化拼装式水加载试验系统,其特征在于,所述单个模块(9)由薄钢板构成,分为壁板和底板(3),所述壁板设置有四个且四周布置肋板以提高壁板抗弯刚度,四个所述壁板按加肋形式分为壁板A(1)和壁板B(2)两种;所述底板(3)中部附近开孔与进出水口部件(4)连接,所述壁板上部分肋板、及其对应壁板和底板的边缘开小圆孔,采用螺栓相互连接,所述肋板的加入增大了不同板件间重叠面积,实现了板件间连接且提高了模块单元的水密性;所述进出水口部件(4)由钢管与开孔圆钢板构成,从上方插入模块单元的底板(3)上的开孔,所述进出水口部件(4)下端连接排水管(6)以及进水管(7)。
3.根据权利要求2所述的模块化拼装式水加载试验系统,其特征在于,所述支撑系统(20)包括外框板(16)、斜撑杆(15)以及连接部件,所述外框板(16)采用压型钢板,具有抗弯刚度高、轻质的特点,所述斜撑杆(15)采用钢管杆件,两端采用销轴节点,所述支撑系统(20)连接均采用螺栓连接;所述连接部件按所连类型分为三类,压型钢板间连接、斜撑杆(15)‑压型钢板连接以及斜撑杆(15)‑地面连接;所述压型钢板间连接采用角部连接件(18),所述角部连接件(18)上开系列孔与压型钢板板肋采用螺栓固定,所述斜撑杆(15)‑压型钢板连接,在斜撑杆(15)与压型钢板间设置有中部连接垫板(17),所述中部连接垫板(17)、斜撑杆上端销轴节点板开孔,采用螺栓通过中部连接垫板(17)完成斜撑杆和压型钢板的固定,所述斜撑杆(15)‑地面连接,所述斜撑杆(15)下端销轴节点板开孔,采用螺栓完成与地面的锚固。
4.根据权利要求3所述的模块化拼装式水加载试验系统,其特征在于,所述支撑系统(20)为自支承结构,外框板(16)与模块单元间仅为面接触,无固定连接,所述支撑系统(20)仅提供侧向支撑,不约束模块间竖向错动。
5.根据权利要求4所述的模块化拼装式水加载试验系统,其特征在于,所述水量监测控制系统包括蓄水池(22)、进出水管线、水用电磁阀(8)、水位传感器(5)以及水量控制面板(27);所述蓄水池(22)内储蓄加载试验用水(28),设置有进出水口与加载系统的进出水管线连接,所述进出水管线布置采用总管‑支管模式,所述进出水管线支管与各模块单元的进出水口部件(4)连通,所有进水支管汇总连通于进水总管,所述进水总管末端设置有给水泵(23),所有出水支管汇总连通于出水总管,出水总管末端设置有排水泵(24),所述进出水管线总管与蓄水池(22)连通,闭合形成水循环系统以减少试验总用水量;所述水用电磁阀(8)安装于各进出水支管靠近所述进出水口部件(4)的一端,以控制各模块单元进出水量;所述水位传感器(5)安装于各模块单元底板(3)中部,以监测加载过程中各模块单元水位情况,所述水量控制面板(27)与各模块单元上水位传感器(5)、各进出水支管上水用电磁阀(8)以及控制元件导线(26)连接,以完成试验系统的水量监测与控制。
6.根据权利要求5所述的模块化拼装式水加载试验系统,其特征在于,所述加载系统的安装使用流程为:
(1)试验结构(19)安装;
(2)传力部件(12)安装:根据受荷点布置方案,完成传力部件(12)与试验结构(19)的连接;
(3)单个加载单元组装:安装模块单元的壁板和底板(3),安装进出水口部件(4),连接进出水支管,并完成水管编号,安装水位传感器(5),并完成传感器导线(25)编号;
(4)加载单元拼装:单个加载单元组装完成后,将单个模块(9)的四角与方钢管连接件分件(10)连接,形成拼接单元;以拼接单元为基础,完成不同拼接单元的对应方钢管连接件分件(10)的连接,形成一组基本单元,将基本单元放置于相应的传力部件(12)的传力承托板上,不断重复直至完成全部加载单元的拼装;
(5)支撑结构安装:根据试验结构(19)位置,放线定位,确定斜撑杆(15)的地面支撑点位置,完成斜撑杆(15)件与对应压型钢板件的连接,形成支撑单元,支撑单元下部的斜撑杆(15)与地面采用临时固定,上部各支撑单元的压型钢板间采用连接件固定,结构调试完成后,进行斜撑杆(15)下端与地面的正式锚固;
(6)水量监测控制系统安装:根据各加载单元水管编号,将所有进水管(7)连接于总进水管(7),并安装给水泵(23),将所有排水管(6)连接于总排水管(6),并安装排水泵(24);根据各加载单元的水位传感器(5)导线、水用电磁阀(8)导线编号,将所有导线连接于水量控制面板(27),最终试验系统的全部安装;
(7)试验系统使用:上述全部安装工作完成后,将给水泵(23)、排水泵(24)放入蓄水池(22)中,接通电源,开始加载测试,检查各部件安装、运行情况;试运行成功后,开始正式加载,在正式加载过程中,根据水量监测控制面板数据,监测控制各加载单元水量情况,以完成试验结构荷载的准确施加;加载系统使用完成后,依照逆安装顺序,进行拆除工作,拆除后各零部件妥善保存,以便下次试验重复使用。