CN101504334B - 土拱试验仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土拱试验仪，旨在实现土拱直接再现，并可通过拱前土压力测试验证土拱。它包括箱体(10)、拱脚模型柱(11)和加压装置和测力装置，箱体(10)具有上端口和下端口，两个拱脚模型柱(11)间隔设置在箱体(10)的下端口处，加压装置设置在箱体(10)上端口的上方，箱体(10)下端口的下方具有拱前土下落空间(14)。本发明的有益效果是，可实现土拱的直接再现，可直接量测拱高、拱跨，描绘拱形，经计算处理得出拱轴线；可通过测量拱前土压力的分布确定土拱的存在及其影响因素，并确定拱跨；结构简单，能方便地进行各种土的土拱试验。
Description
技术领域
本发明涉及土拱试验仪，特别涉及一种主要用于抗滑桩桩间土拱试验的土拱试验仪。
背景技术
土拱是指土体承受一定压力后在其内部形成的拱，拱的性质由土体本身的物理力学性质决定。土拱的形成改变了土体中的应力状态，引起应力重新分布，把作用于拱上的压力传递到拱脚及周围稳定介质中去。土拱拱形及拱体的几何及力学性质，直接影响甚至决定了加固结构物的设计参数，例如，在抗滑桩与桩间结构物联合加固措施的设计中，桩与桩间结构物上力的分配，就决定于桩间土拱的性质。所以，通过试验手段，再现特定工程环境下的土拱，明确拱形与拱体性质，及其影响因素、变化规律，显得尤为重要。但目前，尚无关于土拱的较好试验方法及试验设备见诸报道，主要原因是不具备土拱呈现的力学和空间条件，具体如下：(1)实际加固工程中，一般不允许土体破坏，这样拱前土体就不会移走，土拱就无法在实际工程中观测到，故目前很少有土拱的现场试验；(2)模型试验中，大多试验者追求模型与现场实际情况相似，将土体潜在运移方向设为与现场一致，由于模型较小，拱前土体自重就较小，但其受到的摩擦力相对来说又较大，拱前土拱仍不具备移走的条件，所以目前报道的土拱常规物理模型试验很少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现土拱直接再现，并通过拱前土压力测试验证土拱的土拱试验仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的土拱试验仪，其特征是：它包括箱体、拱脚模型柱、加压装置和测力装置，箱体具有上 端口和下端口，两个拱脚模型柱间隔设置在箱体的下端口处，加压装置设置在箱体上端口的上方，箱体下端口的下方具有拱前土下落空间。
本发明的有益效果是，可实现土拱的直接再现，可直接量测拱高、拱跨，描绘拱形，经计算处理得出拱轴线；可通过测量拱前土压力的分布确定土拱的存在及其影响因素，并确定拱跨；结构简单，能方便地进行各种土的土拱试验。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是本发明土拱试验仪的半剖视图；
图2是沿图1中A-A线的剖视图；
图3是沿图2中B-B线的剖视图。
图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：箱体10、拱脚模型柱11、端孔12、内挡板13、拱前土下落空间14、加压板20、底座21、传力筋板22、压力传感器23、自动油压千斤顶30、螺杆40、上框架板41、第一支撑框板42、第二支撑框板43、第三支撑框板44、下框架板45、土压力测试板46、压力传感器47。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的土拱试验仪，它包括箱体10、拱脚模型柱11、加压装置和测力装置，箱体10具有上端口和下端口，两个拱脚模型柱11间隔设置在箱体10的下端口处，加压装置设置在箱体10上端口的上方，箱体10下端口的下方具有拱前土下落空间14。试验时，由加压装置向箱体10内的土样进行加压，直至两个拱脚支撑板11之间的拱前土下落，形成土拱为止，直接再现土拱，可直接量测拱高、拱跨，描绘拱形，经计算处理得出拱轴线。还可通过设置在箱体10的下端口下方的压力传感器测量拱前土压力的分布确定土拱的存在及其影响因素，并确定拱跨。
参照图1，所述加压装置由加压板20和驱动该加压板20沿箱体10纵向直线往复移动的自动油压千斤顶30构成。自动油压千斤顶30可对箱体10内的土样进行连续稳定加压，可有效地避免压力回缩造成的土样中应力回弹。参照图3，为将由自动油压千斤顶30产生的压力均匀地传递给到箱体10内的土样上，所述加压板20的上板面上分布设置有传力筋板22，各传力筋板22与设置在该上板面上中央部位的承力座21固定连接。参照图1，所述测力装置包括设置在承力座21与自动油压千斤顶30的顶杆之间的压力传感器23，由该压力传感器23测量土拱试验过程中的压力。参照图2，所述测力装置还包括布设在土压力测试板46上的压力传感器47，土压力测试板46活动设置在箱体10下端口的下方。
参照图1，所述箱体10下端口处，在箱体10的前壁、后壁上开设有两组分别供两个拱脚模型柱11插入的端孔12。为能方便地调整两个拱脚模型柱11，结合相似比例的改变，以适应不同试验条件的需要，参照图2，所述端孔12的截面积大于拱脚模型柱11的截面积，在箱体10内设置有与拱脚模型柱11相配合的可遮挡端孔12与拱脚模型柱11之间间隙的内挡板13。
为方便土样制备和试验操作，参照图1，所述箱体10安装在框架上，该框架包括四根竖立的螺杆40和通过螺母可拆卸安装在螺杆40上部、下部的上框架板41和下框架板(45)，以及通过螺母间隔可纵向移动安装在螺杆40上的第一支撑框板42、第二支撑框板43和第三支撑框板44。所述箱体10固定于第一支撑框板42、第二支撑框板43之间，所述自动油压千斤顶30安装固定在上框架板41上，所述土压力测试板46活动设置于第二支撑框板43与第三支撑框板44之间，纵向间隔的第三支撑框板44与下框架板45之间形成拱前土下落空间14。通过各处的螺母调节并定位各部件的位置，使第一支撑框板42、第二支撑框板43、箱体10等均可纵向上下移动。
以上所述只是用图解说明本发明土拱试验仪的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (8)
1.土拱试验仪，其特征是：它包括箱体(10)、拱脚模型柱(11)、加压装置和测力装置，箱体(10)具有上端口和下端口，两个拱脚模型柱(11)间隔设置在箱体(10)的下端口处，加压装置设置在箱体(10)上端口的上方，箱体(10)下端口的下方具有拱前土下落空间(14)。
2.如权利要求1所述的土拱试验仪，其特征是：所述加压装置由加压板(20)和驱动该加压板(20)沿箱体(10)纵向直线往复移动的自动油压千斤顶(30)构成。
3.如权利要求2所述的土拱试验仪，其特征是：所述加压板(20)的上板面上分布设置有传力筋板(22)，各传力筋板(22)与设置在该上板面上中央部位的承力座(21)固定连接。
4.如权利要求3所述的土拱试验仪，其特征是：所述测力装置包括设置在承力座(21)与自动油压千斤顶(30)的顶杆之间的压力传感器(23)，以及布设在土压力测试板(46)上的压力传感器(47)，土压力测试板(46)活动设置在箱体(10)下端口的下方。
5.如权利要求2、3或4所述的土拱试验仪，其特征是：所述箱体(10)下端口处，在箱体(10)的前壁、后壁上开设有两组分别供两个拱脚模型柱(11)插入的端孔(12)。
6.如权利要求5所述的土拱试验仪，其特征是：所述端孔(12)的截面积大于拱脚模型柱(11)的截面积，在箱体(10)内设置有与拱脚模型柱(11)相配合的可遮挡端孔(12)与拱脚模型柱(11)之间间隙的内挡板(13)。
7.如权利要求6所述的土拱试验仪，其特征是：所述箱体(10)安装在框架上，该框架包括四根竖立的螺杆(40)和通过螺母可拆卸安装在螺杆(40)上部、下部的上框架板(41)和下框架板(45)，以及通过螺母间隔可纵向移动安装在螺杆(40)上的第一支撑框板(42)、第二支撑框板(43)和第三支撑框板(44)。
8.如权利要求7所述的土拱试验仪，其特征是：所述箱体(10)固定于第一支撑框板(42)、第二支撑框板(43)之间；所述自动油压千斤顶(30)安装固定在上框架板(41)上；所述土压力测试板(46)活动设置于第二支撑框板(43)与第三支撑框板(44)之间；纵向间隔的第三支撑框板(44)与下框架板(45)之间形成拱前土下落空间(14)。
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