CN102589862B - 土壤支承悬臂梁状物抗倾防倒的加载实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对树木、路灯等各种特定天然或人工物体进行抗倾防倒加载实验以及研究这些物体端部锚固性能的加载实验装置，由实验架、多级加载系统和安全限位系统组成，多级加载系统和安全限位系统设置于实验架的内部，由砝码重量实施加载，可以精确控制荷载量、荷载作用位置和作用方向，安全性较高，可重复利用，降低了实验成本，加载过程能人工进行调整，不使用电力，可以用于在各种领域和场合下对各种各类土壤支承悬臂梁状物进行大规模低成本加载实验。

Description

土壤支承悬臂梁状物抗倾防倒的加载实验装置
技术领域
本发明涉及一种对树木、路灯等各种特定天然或人工物体进行抗倾防倒加载实验以及研究这些物体端部锚固性能的加载实验装置。
背景技术
土壤支承悬臂梁状物，其下端支承和锚固于土壤中，梁身主要承受风载等侧向荷载，导致其容易整体失稳、倾斜或者倾倒，具有类似力学和结构构造特征的物体包括树木、立柱式广告牌、交通指路指示牌、电线杆、路灯、旗杆等诸多人工或天然物体领域和场合。为了研究这些物体抗倾防倒失稳、端部锚固性能和力学性质、端部与土壤相互作用等问题，当前主要使用卷扬机或者千斤顶进行加载实验，并须配上很长的牵引绳和拉力计，难以精确确定所施加的荷载量、荷载作用位置和作用方向，难以精确控制加载过程，同时实验对象倾倒后难以防止倒塌破坏，容易压伤压坏实验人员和实验装置，具有安全风险，从而难以进行大规模低成本精确加载实验。
发明内容
本发明的目的是提供一种可精确控制荷载量、荷载作用位置和作用方向，安全性较高的力加载装置，可以用于在各种领域和场合下对各种各类土壤支承悬臂梁状物进行大规模低成本加载实验。
本发明是这样实现的：
土壤支承悬臂梁状物抗倾防倒的加载实验装置，其特征在于：所述的加载实验装置由实验架、多级加载系统和安全限位系统组成，多级加载系统和安全限位系统设置于实验架的内部，由砝码重量实施加载，实验架的中心位置设置有悬臂梁状物连接位。
上述的实验架的具体结构是：对称设置的两底座上均向下设置有一根以上的地桩、向上设置有四根立柱，四根立柱位于矩形的四个角上，每个底座上的立柱的上端均用纵梁连接且均向立柱内侧的底座上倾斜设置有斜撑，横向相对的两两立柱的上端分别用上横梁互连，同一底座上的两斜撑上用一根以上的纵梁互连，两底座上的两前斜撑和两后斜撑的下部分别用下横梁互连。
上述的多级加载系统包括：对称固定于纵梁上的处于多个不同高度位置的多个滑轮、可从滑轮上穿过的拉绳、连接在拉绳一端的砝码盘及可安放在砝码盘上的砝码，拉绳长度足以使一端自悬臂梁状物引至并穿过滑轮后下垂至一定高度上。
上述的安全限位系统为对称固定于上横梁和下横梁上的两对限位纵梁。
上述的纵梁、立柱、斜撑和底板固定连接成斜劈型支架，其余为可拆卸式连接。
本发明相比现有技术突出的优点是：
本发明可以精确控制荷载量、荷载作用位置和作用方向，安全性较高，可重复利用，降低了实验成本，加载过程能人工进行调整，不使用电力，可以用于在各种领域和场合下对各种各类土壤支承悬臂梁状物进行大规模低成本加载实验。
附图说明
图1是本发明应用于树木加载的正视方向示意图；
图2是本发明的俯视方向示意图；
图3是本发明使用一个加载系统进行加载的力平衡原理图；
图4是本发明使用一对加载系统进行加载的力平衡原理图。
 具体实施方式
 下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—4：
土壤支承悬臂梁状物抗倾防倒的加载实验装置，由实验架、多级加载系统和安全限位系统组成，多级加载系统和安全限位系统设置于实验架的内部，由砝码12重量实施加载，实验架的中心位置设置有悬臂梁状物1连接位。
上述的实验架的具体结构是：对称设置的两底座7上均向下设置有一根以上的地桩8、向上设置有四根立柱5，四根立柱5位于矩形的四个角上，每个底座7上的立柱5的上端均用纵梁4连接且均向立柱5内侧的底座7上倾斜设置有斜撑6，横向相对的两两立柱5的上端分别用上横梁2互连，同一底座上的两斜撑6上用一根以上的纵梁4互连，两底座7上的两前斜撑6和两后斜撑6的下部分别用下横梁3互连。
上述的多级加载系统包括：对称固定于纵梁4上的处于多个不同高度位置的多个滑轮9、可从滑轮9上穿过的拉绳10、连接在拉绳10一端的砝码盘11及可安放在砝码盘11上的砝码12，拉绳10长度足以使一端自悬臂梁状物1引至并穿过滑轮9后下垂至一定高度上，拉绳10的一端连接于悬臂梁状物1的一定高度H i 上，通过一个同样位于H i 高度的滑轮9转换力的作用方向，拉绳10另一端连接一个自由下垂的砝码盘11，砝码盘11上放置一定重量F i 的砝码12，从而使悬臂梁状物1端部A处受到一个来自土壤的集中反力F i 和一个来自土壤的集中反力偶F i H i ；改变H i 或改变F i 或同时改变H i 和F i 的大小，即实现了二级直至多级加载的目的；也可通过在悬臂梁状物1对称两侧同时施加砝码12重量相等、但作用高度不同的加载系统，即在悬臂梁状物1两侧施加一对大小相等、方向相反、作用高度距离为H i 的水平力F i ，从而使悬臂梁状物1端部A处受到一个来自土壤的集中反力偶F i H i 。
上述的安全限位系统为对称固定于上横梁2和下横梁3上的两对限位纵梁13。
上述的纵梁4、立柱5、斜撑6和底板7固定连接成斜劈型支架，其余为可拆卸式连接。
本发明应用于各种领域和场合下树木、立柱式广告牌、交通指路指示牌、电线杆、路灯、旗杆等本发明所适用的各种各类土壤支承悬臂梁状人工或天然物体，均具有类似或相同的形状、结构构造、方法和原理。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围和适用对象，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化和等效适用对象，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.土壤支承悬臂梁状物抗倾防倒的加载实验装置，其特征在于：所述的加载实验装置由实验架、多级加载系统和安全限位系统组成，多级加载系统和安全限位系统设置于实验架的内部，由砝码重量实施加载，实验架的中心位置设置有悬臂梁状物连接位；
所述的实验架的具体结构是：对称设置的两底座上均向下设置有一根以上的地桩、向上设置有四根立柱，四根立柱位于矩形的四个角上，每个底座上的立柱的上端均用纵梁连接且均向立柱内侧的底座上倾斜设置有斜撑，横向相对的两两立柱的上端分别用上横梁互连，同一底座上的两斜撑上用一根以上的纵梁互连，两底座上的两前斜撑和两后斜撑的下部分别用下横梁互连；
所述的多级加载系统包括：对称固定于纵梁上的处于多个不同高度位置的多个滑轮、可从滑轮上穿过的拉绳、连接在拉绳一端的砝码盘及可安放在砝码盘上的砝码，拉绳长度足以使一端自悬臂梁状物引至并穿过滑轮后下垂至一定高度上；
所述的安全限位系统为对称固定于上横梁和下横梁上的两对限位纵梁。
2.根据权利要求1所述的土壤支承悬臂梁状物抗倾防倒实验的力加载实验装置，其特征在于：所述的纵梁、立柱、斜撑和底板固定连接成斜劈型支架。
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