CN102607961A - 正交双向蠕变测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交双向蠕变测试装置，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的水平固定系统和竖向固定系统，水平和竖向固定系统上均设有带表游标卡尺，水平固定系统右侧连接有水平加载装置，竖向固定系统下部连接有竖向加载装置。本发明同时还公开了利用该测试装置的测试方法。其操作简便、成本低、稳压性能良好，实现了对格栅材料的双向蠕变测试，并且测试过程节能环保，易于维护。

Description

正交双向蠕变测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种试验装置及方法，尤其是一种用于土工格栅材料性能测试的正交双向蠕变测试装置及其测试方法。

背景技术

蠕变是指固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间增长而不断增加的现象。随着土工合成材料的不断发展，土工格栅日益广泛应用于永久性工程。土工建筑中的土工格栅由于长期受荷载的作用，将产生较大的形变，使土工织物的加筋功能大大减弱而导致建筑物丧失稳定，若受到双向荷载则影响更大。因此，为了使土工格栅在长期荷载作用下发挥其功能，必须研究它们的蠕变特性。在实际工程中，加入土工格栅的土体受到结构的长期荷载作用，因而必须研究其在长期正交双向荷载作用下的变形特性，以便预测它的永久变形，保证结构的安全运营和施工。

目前，国内各大高校研究所采用的蠕变测试装置均难以保持恒定压力或在保压过程中压力波动太大，在拉伸位移的测量方面精度不高，而且测量的多是单向蠕变变形。此外，由于蠕变试验耗时较长，容易造成较大的人力和能源浪费。

申请人申请的中国专利201110412460.1，公开了一种蠕变测试装置及其测试方法，其装置，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的固定系统，固定系统上设有带表游标卡尺，固定系统下部连接有加载装置。同时还公开了利用该装置的测试方法。但是，此装置仅能测试格栅材料的单一方向的蠕变变形，而在实际工程中，土工格栅的受力是双向的，因此此装置对于材料蠕变变形的测试具有一定的局限性，难以对工程应用提供参考和借鉴。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种正交双向蠕变测试装置及其测试方法，其操作简便、成本低、稳压性能良好，实现了对格栅材料的双向蠕变测试，并且测试过程节能环保，易于维护。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种正交双向蠕变测试装置，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的水平固定系统、竖向固定系统，水平和竖向固定系统上均设有带表游标卡尺，水平固定系统右侧连接有水平加载装置，竖向固定系统下部连接有竖向加载装置。

所述试验台架采用四脚架结构，四脚架的四腿间有横梁连接。

所述水平固定系统和竖向固定系统均包括两组相对应的夹具，每组夹具均包括两个通过若干螺丝连接的两个相对的夹具体，其中一个夹具体上设有若干凸起，另一个夹具体上设有与所述凸起相对应的凹槽。

所述凸起和凹槽均为半圆形。

所述水平固定系统的左侧那组夹具固定在试验台架的左端内侧面上，右侧那组夹具通过滑移装置连接于试验台架顶部下侧面上。

所述滑移装置包括下端固定于水平固定系统右侧那组夹具上的倒L形滑动销，滑动销卡在试验台架顶部的滑槽中。滑移装置平衡夹具的重力，且能使右侧夹具在水平方向滑移。

所述竖向固定系统上部那组夹具固定在试验台架顶部下侧面上。

所述带表游标卡尺的两个测爪分别卡在水平固定系统和竖向固定系统的每组夹具的相对应侧面上，且两个测爪由一根橡皮筋箍住。

所述水平加载装置包括与右侧那组夹具相连的托盘，托盘上连接有末端带挂钩的连接绳，连接绳绕过固定于试验台架上的定滑轮通过挂钩钩在右侧那组夹具上，托盘上设置砝码。将右侧砝码的竖向荷载转化为水平荷载。

所述竖直加载装置包括与下部那组夹具相连的托盘，托盘上端设有挂钩，托盘通过挂钩钩在下夹具上，托盘上设置砝码。

一种正交双向蠕变测试方法，步骤如下：

1)按照设计要求制取土工格栅测试试样；

2)将步骤1)制取的土工格栅测试试样通过夹具上的螺丝固定在水平固定系统和竖向固定系统的四组夹具上，保持固定系统水平和竖直，并使夹具与土工格栅受力方向垂直；

3)将带表游标卡尺测爪置于竖向固定系统的上下两组夹具表面，箍住两个测爪的橡皮筋使得测爪与夹具之间紧密结合，并记录试样的初始长度，游标卡尺的初读数；

4)将带表游标卡尺测爪置于水平固定系统的上下两组夹具表面，使得测爪与夹具之间紧密结合，并记录试样的初始长度，游标卡尺的初读数；

5)在下方夹具下部的托盘上放置满足试验要求数量的砝码，并根据试验需要通过改变砝码数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；

6)在右侧定滑轮下方的托盘上放置满足试验要求数量的砝码，并根据试验需要通过改变砝码数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；

7)按照试验要求定时记录游标卡尺读数，得到土工格栅测试试样的伸长量；

8)根据伸长量和格栅材料的横截面积算出应变，最后将实验数据进行分析处理，得出正交双向蠕变变化规律。

本发明高11米，占地面积0.5平方米。试验台架采用四脚架，四腿间有横梁连接，保证了其强度和稳定性，水平固定系统和竖向固定系统分别包含两组夹具，每组夹具分为两部分，两部分通过螺丝旋紧将凸起和凹槽咬合在一起，增大了与测试材料的接触面积，由螺丝将土工格栅测试试样和夹具密合在一起，保证了夹具与材料之间不会发生错动，保证了试验精度。左侧夹具、下部夹具与添加砝码的托盘相连，通过调整托盘上的砝码数量来控制恒定拉力，荷载稳定，波动较小，满足蠕变试验要求。竖向固定系统与一带表游标卡尺(精确到0.01mm)结合在一起，游带表标卡尺的两个测爪分别置于固定系统上下两侧，带表游标卡尺由于竖向放置，测爪容易脱落，由一根橡皮筋箍住，防止测爪脱落，保证了测爪与固定装置紧密结合(水平固定系统无需橡皮筋)。带表游标卡尺保证了土工格栅伸长量的精度。

在使用此正交双向蠕变试验装置时，每台试验台架上可以并列设置多个固定系统及加载装置，并能同时用来测试实验，提高效率。本发明操作简单、易于实现、成本低廉，利用控制砝码重量来保持恒压，用带表游标卡尺来保证位移测量的进度，具有直观、简易、易维护等优点。

本发明的有益效果是，

1、本发明适用于强度非常高的土工格栅材料；

2、本发明实现了对土工格栅材料进行正交双向蠕变的测试；

3、本发明采用带表游标卡尺测量伸长量，精度较高；

4、固定系统易找平，切夹具密合较好，与测试土工格栅结合紧密；

5、通过砝码改变荷载，稳定，节能，环保；

6、本发明工作原理简单、操作方便，测量方法多样，测试结果可靠，通用性较强，造价低廉。

附图说明

图1为本发明所述的蠕变测试装置示意图；

图2为本发明夹具结构的示意图；

其中，1.四脚架、2.带表游标卡尺、3.砝码、4.水平加载装置、5.滑移装置、6.竖向固定系统、7.水平固定系统、8.土工格栅测试试样、9.橡皮筋、10、测爪，11.夹具，12.凸起，13.凹槽，14.高强固定螺丝。

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。

如图1、2所示，一种蠕变测试装置，包括四脚架1结构的试验台架，四脚架1的四腿间有横梁连接。试验台架顶部下侧设有固定土工格栅测试试样8的竖向固定系统6和水平固定系统7，竖向、水平固定系统6、7上均设有带表游标卡尺2，竖向固定系统6下部连接有竖向加载装置，水平固定系统7右侧接有水平加载装置4。竖向固定系统6包括上下两组相对的夹具11，每组夹具上分别加工有相对应的凸起12和凹槽13，凸起12和凹槽13的断面均呈半圆形，半圆形结构的其中一个侧面上设有三个穿过该侧面的高强固定螺丝14；水平固定系统7包括上下两个相对的夹具12，每组夹具上分别加工有相对应的凸起12和凹槽13，凸起12和凹槽13的断面均呈半圆形，半圆形结构的其中一个侧面上设有穿过该侧面的高强固定螺丝14。水平固定系统7右端那组夹具通过滑移装置5连接于试验台架顶部上。

带表游标卡尺2的两个测爪10分别置于水平、竖向固定系统的两组夹具的表面上，且两个测爪10由一根橡皮筋9箍住。竖向加载装置包括与下夹具相连的砝码3，水平加载装置包括定滑轮和砝码3。

土工格格栅的蠕变性能测试方法，先按照设计要求制取土工格栅测试试样8；将土工格栅测试试样8用测试装置上的螺丝固定在竖向加载系统6和水平加载系统7的四组夹具上，保持竖向固定系统6两夹具水平和水平加载系统两夹具竖直，并使夹具与土工格栅测试试样6垂直；将带表游标卡尺2两个测爪10置于固定系统的上下两组夹具表面，箍住两个测爪的橡皮筋9使得测爪10与夹具之间紧密结合；在下方夹具下部放置满足试验要求数量的砝码3，并根据试验需要通过改变砝码3数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；按照试验要求定时记录带表游标卡尺2读数，得到土工格栅测试试样8的伸长量，根据伸长量和格栅材料的横截面积算出应变；最后将实验数据进行分析处理，得出蠕变变化规律。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种正交双向蠕变测试装置，其特征是，包括试验台架，所述试验台架顶部下侧设有固定测试试样的水平固定系统和竖向固定系统，水平和竖向固定系统上均设有带表游标卡尺，水平固定系统右侧连接有水平加载装置，竖向固定系统下部连接有竖向加载装置。

2.如权利要求1所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述试验台架采用四脚架结构，四脚架的四腿间有横梁连接。

3.如权利要求1所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述水平固定系统和竖向固定系统均包括两组相对应的夹具，每组夹具均包括两个通过若干螺丝连接的两个相对的夹具体，其中一个夹具体上设有若干凸起，另一个夹具体上设有与所述凸起相对应的凹槽；

所述凸起和凹槽均为半圆形。

4.如权利要求3所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述水平固定系统的左侧那组夹具固定在试验台架的左端内侧面上，右侧那组夹具通过滑移装置连接于试验台架顶部下侧面上。

5.如权利要求4所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述滑移装置包括下端固定于水平固定系统右侧那组夹具上的倒L形滑动销，滑动销卡在试验台架顶部的滑槽中。

6.如权利要求3所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述竖向固定系统上部那组夹具固定在试验台架顶部下侧面上。

7.如权利要求5所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述带表游标卡尺的两个测爪分别卡在水平固定系统和竖向固定系统的每组夹具的相对应侧面上，且两个测爪由一根橡皮筋箍住。

8.如权利要求7所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述水平加载装置包括与右侧那组夹具相连的托盘，托盘上连接有末端带挂钩的连接绳，连接绳绕过固定于试验台架上的定滑轮通过挂钩钩在右侧那组夹具上，托盘上设置砝码。将右侧砝码的竖向荷载转化为水平荷载。

9.如权利要求1所述的正交双向蠕变测试装置，其特征是，所述竖直加载装置包括与下部那组夹具相连的托盘，托盘上端设有挂钩，托盘通过挂钩钩在下夹具上，托盘上设置砝码。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的正交双向蠕变测试装置的测试方法，其特征是，步骤如下：

1)按照设计要求制取土工格栅测试试样；

2)将步骤1)制取的土工格栅测试试样通过夹具上的螺丝固定在水平固定系统和竖向固定系统的四组夹具上，保持固定系统水平和竖直，并使夹具与土工格栅受力方向垂直；

3)将带表游标卡尺测爪置于竖向固定系统的上下两组夹具表面，箍住两个测爪的橡皮筋使得测爪与夹具之间紧密结合，并记录试样的初始长度，游标卡尺的初读数；

4)将带表游标卡尺测爪置于水平固定系统的上下两组夹具表面，使得测爪与夹具之间紧密结合，并记录试样的初始长度，游标卡尺的初读数；

5)在下方夹具下部的托盘上放置满足试验要求数量的砝码，并根据试验需要通过改变砝码数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；

6)在右侧定滑轮下方的托盘上放置满足试验要求数量的砝码，并根据试验需要通过改变砝码数量改变拉力，待整个系统稳定后，开始计数；

7)按照试验要求定时记录游标卡尺读数，得到土工格栅测试试样的伸长量；

8)根据伸长量和格栅材料的横截面积算出应变，最后将实验数据进行分析处理，得出正交双向蠕变变化规律。

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