CN103383327A - 一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机 - Google Patents

一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机 Download PDF

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CN103383327A CN2013102689692A CN201310268969A CN103383327A CN 103383327 A CN103383327 A CN 103383327A CN 2013102689692 A CN2013102689692 A CN 2013102689692A CN 201310268969 A CN201310268969 A CN 201310268969A CN 103383327 A CN103383327 A CN 103383327A
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陈晓斌
张家生
张佩知
王江义
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中南大学
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Abstract

本发明公开了一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,由测控单元(1)、液压伺服单元(2)、加载单元(3)、土样制作单元(4)组成,所述的加载单元(3)包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架,所述的液压伺服单元(2)由所述的X向水平加载作动器(311)、Y向水平加载作动器(312)和Z竖向加载作动器(31)组成,所述的测控单元(1)分别与所述的液压伺服单元(2)的三个电液伺服加载油缸采用通信连接。本发明用于模拟交通荷载的动、静加载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能试验。

Description

一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种粗颗粒土直剪试验机,特别是涉及一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机。
技术背景
[0002] 粗颗粒土填料在路基工程中应用非常广泛,粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土填料与路面结构接触面剪切性能研究备受关注,粗颗粒土接触界面的动、静直接剪切试验显得越来越重要。目前粗颗粒土界面试验的大型剪切试验机存在如下不足:①试验应力路径与道路工程中实际的剪切路径偏差较大,尤其是模拟交通动荷载效应下的剪切试验;②剪切方向比较单一,无法同时实现双向(X轴方向及Y轴方向)剪切,尤其是双向动态加载下的剪切。粗颗粒土剪切试验中的尺寸效应和与工程实践中相互吻合的剪切路径控制是实验研究成功的关键因素,为了深入研究道路工程领域的动、静荷载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能,迫切需要发明一种更加适合粗颗粒土界面的大型双向动、静加载的直剪试验机。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于模拟交通荷载的动、静加载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能试验的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机。
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明提供的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,由测控单元、液压伺服单元、加载单元、土样制作单元组成,所述的加载单元包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架,荷载架机座上设有下滑动导轨,所述的下滑动导轨上滑动设有下滑动导轨连接板,所述的Z向垂直加载框架的结构是:在所述的荷载架机座上设有加载架立柱,在所述的加载架立柱上设有加载架横梁,所述的加载架横梁上设有Z竖向加载作动器固件,所述的Z竖向加载作动器固件上设有Z竖向加载作动器,所述的Z竖向加载作动器的Z水平向加载作动器连接座上设有上滑动导轨,所述的上滑动导轨上滑动安装有压板35,所述的X向水平加载框架的结构是:X向水平加载作动器安装在X水平向加载作动器固件上且所述的X水平向加载作动器固件的X水平向加载作动器连接座的运动方向与所述的上滑动导轨运动方向一致,所述的Y向水平加载框架的结构是:所述的Y向水平加载作动器安装在Y水平向加载作动器固件上且所述的Y向水平加载作动器的Y水平向加载作动器连接座的运动方向与所述的下滑动导轨的运动方向一致,所述的荷载架机座上设有X水平向加载架和Y水平向加载架;所述的土样制作单元的结构是:上剪切盒放置在下剪切盒上,所述的上剪切盒与所述的下剪切盒之间设有上下剪切盒连接螺栓,所述的下剪切盒放置在剪切盒底板上,所述的剪切盒底板放置在小车上,大车上设有大车导轨、安全螺栓和小车挡块,所述的小车放置在所述的大车导轨上,所述的大车的底部设有大车胶轮;所述的土样制作单元放置在所述的下滑动导轨连接板上时,所述的X水平向加载作动器连接座作用于所述的土样制作单元的上剪切盒,所述的Y水平向加载作动器连接座作用于所述的下剪切盒上,所述的加载单元上设有与所述的大车导轨对接的导轨;所述的液压伺服单元由所述的X向水平加载作动器、Y向水平加载作动器和Z竖向加载作动器组成,所述的测控单元分别与所述的液压伺服单元的三个电液伺服加载油缸采用通信连接。
[0005] 所述的测控单元采用EDC全数字伺服测控器和数据采集软件。
[0006] 所述的加载架立柱上设有与所述的Z竖向加载作动器的Z水平向加载作动器连接座连接的导向板。
[0007] 所述的Y水平向加载架上设有下盒导向轮。
[0008] 所述的大车与所述的荷载架机座之间设有车与主机框架连接螺钉。
[0009] 采用上述技术方案的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,由测控单元、液压伺服单元、加载单元、土样制作单元四部分组成,粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机通过以上四部分共同作用,可以进行三维静力加载及动态循环加载。在加载过程中可以采用应力控制、位移控制及二者偶合控制方式,并能实现控制方式的互相转换。试验机可实现在两个方向(Χ、γ方向)上预定相位的动、静加载,通过两个方向(X、Y方向)动、静加载叠加和组合,实现十字形应力路径、圆形或椭圆形应力路径、十字形应变路径、以及圆形或椭圆形应变路径的动、静加载,以便更加真实地模拟交通荷载下粗颗粒土结构面上的复杂应力、应变路径。
[0010] 本发明针对道路工程 中交通荷载特点,本发明提供一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,克服了目前直剪试验存在的不足,拓展了动、静荷载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能研究。本发明为基础理论研究提供了工具,具有重要的实验应用价值。
[0011] 本发明的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机主要用于动、静荷载作用下粗颗粒土填料、粗颗粒土与加筋接触界面及粗颗粒土与路面结构接触界面的实验研究,为道路工程领域粗颗粒土填料及其接触面的动、静剪切性能研究提供了实验工具,具有重要的工程价值。
[0012] 本发明具有以下效果和优点:
[0013] 粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机数据采集自动化试验机,测控单元中配置计算机和编制在Windows平台下C++语言编写的控制软件,控制软件实现圆形或椭圆形应力路径、十字形应力路径控制动、静加载、圆形或椭圆形位移轨迹、十字形位移路径控制动、静加载,实现卸载。控制软件实现实验数据的读取、存储和6个变量(X方向位移、X方向力、Y方向位移、Y方向力、Z方向位移和Z方向力)自由组合的二维实验曲线的绘制,方便、直观地输出实验曲线。试验中软件实现高度自动化。
[0014] 粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机通过(II1-1l)X水平向加载作动器和(II1-12)Y水平向加载作动器的运动组合,可在上下剪切盒接触面上实现圆形、椭圆形、十字形应力路径等预定动、静加载路径。
[0015] 粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机X方向与Y方向均可独立对试样施加水平动态循环荷载,其加载频率可真实模拟交通动荷载频率,故而可在上下剪切盒接触面上实现交通荷载的模拟,可满足模拟交通荷载下复杂的加载路径试验要求。
[0016] 粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机的主要性能参数见表I。
[0017] 表I直剪仪主要性能指标及参数
[0018]
Figure CN103383327AD00051
[0019] 粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机土样尺寸为:上剪切盒尺寸500mmX500mmX 150mm,下剪切盒尺寸500mmX600mmX 150m。直剪仪土样既考虑了直径方向的尺寸效应又考虑了高度方向的尺寸效应,土样Η/B为0.9,在《公路土工试验规程》中推荐的0.2〜1.0范围内。取H/dmax的平均值6,可确定本大直剪仪试验的最大颗粒粒径为300mm/6=50mm。取B/dmax的平均值8.6,可确定本大直剪仪试验的最大颗粒粒径为500mm/8.6=58.1mm。取两者中的小值,所以直剪仪能够接受的粗颗粒土最大粒径为50mm。本直剪仪将剪切盒增加到方形500mmX500mm,高度增加到300mm,有效消除了土样的尺寸效应。粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机具有合理的试样尺寸,有效消除了实验的尺寸效应,满足了粗颗粒土试验的要求,提高了试验结果的精度。
[0020] 实验应用表明粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机在实验过程运行稳定,操控方便,数据传输及时,实验数据可靠,能胜任粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与结构接触界面剪切性能研究。
[0021] 粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机用于动、静荷载作用下粗颗粒土填料能、粗颗粒土与加筋接触界面及粗颗粒土与路面结构接触界面的实验研究。该直剪仪的成功研制,为道路工程领域粗颗粒土填料及其接触面的动、静剪切性能研究提供了实验工具。
[0022] 综上所述,本发明是一种用于模拟交通荷载的动、静加载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能试验的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机。附图说明
[0023] 图1是本发明的系统整体结构图。
[0024] 图2是本发明的局部示意图。
[0025] 图3是本发明的整体结构右视图。
[0026] 图4是本发明的加载单元组件图。
[0027] 图5是本发明的土样制作单元组件图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0029] 参见图1、图2、图3、图4和图5,本发明提供的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,由测控单元1、液压伺服单元2、加载单元3、土样制作单元4组成,加载单元3包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架,荷载架机座310上设有下滑动导轨39,下滑动导轨39上滑动设有下滑动导轨连接板318,Z向垂直加载框架的结构是:在荷载架机座310上设有加载架立柱33,在加载架立柱33上设有加载架横梁32,加载架横梁32上设有Z竖向加载作动器固件3113,Z竖向加载作动器固件3113上设有Z竖向加载作动器31,Z竖向加载作动器31的Z水平向加载作动器连接座317上设有上滑动导轨34,上滑动导轨34上滑动安装有压板35,X向水平加载框架的结构是:X向水平加载作动器311安装在X水平向加载作动器固件3111上且X水平向加载作动器固件3111的X水平向加载作动器连接座315的运动方向与上滑动导轨34运动方向一致,Y向水平加载框架的结构是:Y向水平加载作动器312安装在Y水平向加载作动器固件3121上且Y向水平加载作动器312的Y水平向加载作动器连接座316的运动方向与下滑动导轨39的运动方向一致,荷载架机座310上设有X水平向加载架313和Y水平向加载架314 ;土样制作单元4的结构是:上剪切盒41放置在下剪切盒43上,上剪切盒41与所述的下剪切盒43之间设有上下剪切盒连接螺栓42,下剪切盒43放置在剪切盒底板44上,剪切盒底板44放置在小车45上,大车48上设有大车导轨49、安全螺栓46和小车挡块47,小车45放置在大车导轨49上,大车48的底部设有大车胶轮410 ;土样制作单元4放置在下滑动导轨连接板318上时,X水平向加载作动器连接座315作用于土样制作单元4的上剪切盒41,Y水平向加载作动器连接座316作用于下剪切盒43上,加载单元3上设有与大车导轨49对接的导轨37 ;液压伺服单元2由X向水平加载作动器311、Υ向水平加载作动器312和Z竖向加载作动器31组成,测控单元I分别与液压伺服单元2的三个电液伺服加载油缸采用通信连接,测控单元I采用EDC全数字伺服测控器和数据采集软件。加载架立柱33上设有与Z竖向加载作动器31的Z水平向加载作动器连接座317连接的导向板36,Y水平向加载架314上设有下盒导向轮38。大车48与荷载架机座310之间设有车与主机框架连接螺钉411。
[0030] 参见图1、图2、图3、图4和图5,测控单元I采用EDC全数字伺服测控器和数据采集软件。测控单元主要功能是指挥加载单元实现预定加载路径和测量、记录、传输实验过程中各项实验指标。采用的EDC全数字伺服测控器,分别控制三个电液伺服加载油缸(X、Y、Z方向),组成三个各自独立的动、静加载系统。每个加载系统均可按照预定或自定义的加载路径和加载目标独立进行工作,加载系统之间保持相对独立、互不干扰。因此可以使一个或两个加载系统改变试验状态时而其它加载系统仍保持原试验状态不变。测控单元还包括Windows平台下采用Delphi语言编写的控制软件,软件接口友好、便于扩展,软件具有实时绘制实验曲线的功能。实验过程中的数据传输到计算机中,以Excel表格文件格式储存。试验中实时传输的6个变量包括:X方向位移、X方向力、Y方向位移、Y方向力、Z方向位移和Z方向力。
[0031] 液压伺服单元包X向水平加载作动器32、Y向水平加载作动器312组成和Z竖向加载作动器31组成,主要进行液压伺服动、静加载。在Z方向独立对试样施加垂直静态载荷,最大静载荷为800kN ;在X方向独立对试样施加水平动、静载荷,最大载荷为400kN ;在Y方向独立对试样施加水平动、静载荷,最大载荷为400kN。试验机通过X水平向加载作动器32和Y水平向加载作动器312的运动组合,可在上下剪切盒接触面上实现圆形、椭圆形、十字形应力路径等预定动、静加载路径。X方向与Y方向均可独立对试样施加水平动态循环荷载,其加载频率可真实模拟交通动荷载频率,故而可在上下剪切盒接触面上实现交通荷载的模拟。液压伺服单元用N46号抗磨液压油(运动粘度/mm2.s-1,41.4〜50.6 (40°C),27〜33 (50°C)),工作油正常工作温度一般在25-55°C范围内。三个加载系统的液压伺服单元及其固件由油箱、油泵电机组、电液伺服阀、滤清器、蓄能器、压力表、换向阀、溢流阀、管路、冷却装置等组成。
[0032] 土样制作单元4克服现有粗颗粒土大型直剪仪土样装卸困难,实现剪切盒吊出装卸土样,使得土样在机架外侧制作,充分保证了土样密实度和提高了试验效率。土样制作单元组件包括:上剪切盒41、上下剪切盒连接螺栓42、下剪切盒43、剪切盒底板44、小车45、安全螺栓46、小车挡块47、大车48、大车导轨49、大车胶轮410、车与主机框架连接螺钉411。
[0033] 测控单元I的EDC全数字伺服测控单元具有多个测量信道,可以对其中任意一个通道进行死循环控制,并且可以在试验过程中对加载控制通道进行无冲击转换。各个分量加载系统的测控器可以单独进行工作,也可以由计算机控制进行工作。测控单元具有先进数字元技术特点,具有数字P、1、D调节,菜单式试验设置,自动标定,故障自诊断,测量和控制精度高,可靠性好等特点。可以同时测量和显示多个试验参数,控制任意测量通道并在试验过程中对控制通道进行平滑切换。测控单元的各个控制器由计算机控制软件进行控制,在实际实验操作中,在控制软件中设定加载路径即可。测控单元的EDC全数字伺服测控器分别控制三个电液伺服加载油缸,组成三个各自独立的加载系统,系统之间保持相对独立、互不干扰。可实现如圆形或椭圆形应力路径、十字形应力路径以及如圆形或椭圆形位移轨迹、十字形位移轨迹等预定路径的复杂加载。数据采集软件可以实现加载路径控制和实验数据的采集。
[0034] 液压伺服单元2可向加载油缸提供一定压力或流量的工作油,具有多重保护功能,当油泵电机工作时,高压油经过网式滤油器一精密滤油器一电液伺服阀/换向阀等进入工作油缸;通过计算机控制电液伺服阀,可对活塞的前进/后退、加载/卸载、载荷、位移、频率等进行实时控制;溢流阀可以保护试验系统的安全,当工作油的压力超过试验系统安全压力(或调定压力)时,溢流阀会自动卸载而降低工作的压力,可避免因压力超调而对试验系统或机械部件造成损坏,溢流阀压力调定为液压系统最高工作压力的1_3%。在Z方向独立对试样施加垂直载荷,最大静载荷为800kN ;在X方向独立对试样施加水平载荷,最大静载荷为400kN ;在Y方向独立对试样施加水平载荷,最大静载荷为400kN。
[0035] 加载单元3可以在X、Y、Z三个方向上对试样加载进行土与结构接触面的直剪试验、土与结构接触面的单剪试验、土与土的直剪试验、土与土的单剪试验、土与土工织物的二维拉拔试验。试验机通过X水平向加载作动器311和Y水平向加载作动器312的运动组合,可在上下剪切盒接触面上实现圆形、椭圆形、十字形应力路径等预定动、静加载路径。X方向与Y方向均可独立对试样施加水平动态循环荷载,其加载频率可真实模拟交通动荷载频率,故而可在上下剪切盒接触面上实现交通荷载的模拟。
[0036] 土样制作单元的剪切盒为组合式结构,各通过推杆-力传感器与水平油缸的活塞杆连接,下剪切盒下面装有承压板,机座的台面上装有垫板,承压板与垫板之间装有直线导轨,以减小摩擦阻力,上、下剪切盒的剪切缝可以在Omm或IOmm两个数值上进行调整;剪切盒可以进行土与结构接触面的直剪试验、土与结构接触面的单剪试验、土与土的直剪试验、土与土的单剪试验、土与土工织物的二维拉拔试验土样制作;土样吊车将土样吊出加载架,方便土样制作和废弃土样的排出;制样压实夯锤可将粗颗粒土夯实控制在预定的压实度范围。
[0037] 这样就形成了粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,通过测控单元、加载单元、液压伺服单元、土样制作单元实现动、静荷载作用下粗颗粒土剪切实验、粗颗粒土与结构接触面的剪切实验。
[0038] 本发明还在于所述的测控单元中配置计算机和编制在Windows平台下C++语言编写的控制软件,控制软件界面友好、功能强大、便于扩展,非常方便使用和操作。提供了良好的程序接口,方便用户二次开发。
[0039] 本发明还在于控制软件实现圆形或椭圆形应力路径、十字形应力路径控制动、静加载、圆形或椭圆形位移轨迹、十字形位移路径控制动、静加载,实现卸载。实验全程由计算机进行控制以实现剪切仪的动、静加载,实现卸载。本发明还在于控制软件实现高度自动化。
[0040] 本发明还在于控制软件实现实验数据的读取、存储和6个变量自由组合的二维实验曲线的绘制,方便、直观地输出实验曲线。试验中实时传输的6个变量包括:X方向位移、X方向力、Y方向位移、Y方向力、Z方向位移和Z方向力。
[0041] 本发明还在于所述的测控单元中配EDC全数字伺服测控器,分别控制三个电液伺服加载油缸,组成三个各自独立的加载系统,每个系统都按照预定或自定义的控制参数和控制目标独立进行实验加载、卸载。测控器可以单独进行工作,也可以由计算机控制进行工作。EDC全数字伺服测控器具有多个测量通道,可以对其中任意一个通道进行闭环控制,并且可以在试验过程中对控制通道进行无冲击转换。增加了剪切界面上的复杂应力、应变路径的控制精确性和稳定性。
[0042] 本发明还在于测控器具有的数字P、1、D调节,菜单式试验设置,自动标定,自动清零,故障自诊断,多功能软保护;具有测量和控制精度高,分辨强(180000码),可靠性好等特点;可以同时测量和显示多个试验参数,可以控制任一测量通道并能在试验过程中对控制通道进行平滑切换。如此可最大限度增加试验机的稳定性。本发明还在于加载单元的四柱形垂直加载框架,由固定横梁、立柱、机座组成的垂直加载框架具有很高的刚度,垂直加载油缸安装(倒置)在固定横梁内,可以在Z方向独立对试样施加垂直载荷,最大静载荷为SOOkN0测量垂直力的传感器安装在垂直加载油缸的活塞杆端部,以四立柱为全行程导向的刚性支撑板与传感器连接,上压板安装在刚性支撑板上,上压板下平面装有直线导轨。刚性支撑板可以提高活塞杆的刚度,直线导轨可以消除在试验过程中水平剪力对垂直力的影响。可使实验反力内部提供,减少了试验机对实验室地基及基础的要求,方便搬迁。
[0043] 本发明还在于加载单元的2个U型结构水平加载框架(X、Y方向),两个水平加载框架互为90°套装在立柱上。水平油缸安装在框架的封闭端内,活塞杆与力传感器-推杆-剪切盒组装在一起。每个水平油缸可独立地对试样施加水平载荷,最大静载荷为400kN。在框架的两臂内侧装有滑轮组件,可以保证上、下剪切盒各自沿着施力方向移动。保证了水平方向的加载稳定性。
[0044] 本发明还在于由油箱、油泵电机组、电液伺服阀、滤清器、蓄能器、压力表、换向阀、溢流阀、管路、冷却装置等组成的液压伺服单元。当油泵电机工作时,高压油经过网式滤清器一精密滤清器一电液伺服阀/换向阀等进入工作油缸。通过计算机控制电液伺服阀,可对活塞的前进/后退、加载/卸载、载荷、位移、频率等进行实时控制。滤清器可对工作油进行粗/精密过滤,以避免因机械杂质对液压系统造成损坏。溢流阀可以保护试验系统的安全。当工作油的压力超过试验系统安全压力时,溢流阀会自动卸载而降低工作的压力,可避免因压力超调而对试验系统或机械部件造成损坏。
[0045] 本发明还在于土样制作单元的组合式结构的上剪切盒和下剪切盒,各通过推杆-力传感器与水平油缸的活塞杆连接。下剪切盒下面装有承压板,机座的台面上装有垫板,承压板与垫板之间装有直线导轨,以减小摩擦阻力。
[0046] 本发明还在于土样制作单元的吊出运输小车,上剪切盒放在下剪切盒上方向要找好,上下剪切盒四周对齐,用螺栓把两个剪切盒锁紧,吊起两个连接好的剪切盒把小车从主机内推出,方便土样的制作与卸样。
[0047] 本发明的使用方法是:
[0048] 本粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机的使用方法是:
[0049] I).在实验室地面上,上剪切盒41放在下剪切盒43上方向要找好,上剪切盒41和下剪切盒43四周对齐,用上下剪切盒连接螺栓42把两个剪切盒锁紧,装好试样后(在土样制作单元部分完成)。用车间吊车把装好试样的剪切盒吊到大车上48,剪切盒底板44要落在小车45的定位孔46里。车上导轨49安全螺栓和挡块47务必上好以免小车滑下发生危险;2).把主机框架内的两个移动导轨的两端用螺钉固定在主机框架上411。把车推到实验室主机剪切盒进口处,导轨37、大车导轨49对齐;3).用车与主机框架连接螺钉411把车与主机框架连接在一起;4).把上剪切盒41和下剪切盒43推到主机中心用连杆42把剪切盒与导向板36连接;5).吊起两个连接好的上剪切盒41和下剪切盒43把小车45从主机内推出;6).上好安全螺钉46不让小车45滑下;7).拆下两个大车导轨49、导轨37把剪切盒缓慢落到下滑动导轨39的下滑动导轨连接板318的定位孔内(注意四周是否有碰到剪切盒的地方);8).试验前务必拆下导向板与剪切盒连杆42,务必拆下上下剪切盒锁紧螺杆;9).两个作动器上的X水平向加载作动器连接座315、Y水平向加载作动器连接座316与上剪切盒41、下剪切盒43连接上,把上压板35压板落入上剪切盒41内,准备工作做好后进行试验;10).启动测控单元和液压伺服单元(X向水平加载作动器311、Y向水平加载作动器312组成和Z竖向加载作动器31。试验机通过X水平向加载作动器311和Y水平向加载作动器312的运动组合,可实现圆形、椭圆形、十字形应力路径等预定加载路径。设定实验控制方式和应力路径,启动并开始沿着加载路劲剪切,同时进行实验和数据采集,绘制实时的剪切曲线。试验中实时传输的6个变量包括:X方向位移、X方向力、Y方向位移、Y方向力、Z方向位移和Z方向力。X方向与Y方向均可独立对试样施加水平动态循环荷载,其加载频率可真实模拟交通动荷载频率,故而可在上下剪切盒接触面上实现交通荷载的模拟;11).试验结束后,拆下X水平向加载作动器固件3111、Y水平向加载作动器固件3121与上剪切盒41、下剪切盒43的连接座,上剪切盒41的X水平向加载作动器固件3111要退出一段距离。上下剪切盒用螺杆42连接上。上剪切盒41、下剪切盒43与导向板36用螺杆42连上;12).吊起剪切盒装上移动导轨把小车45推到主机框架内把剪切盒落到小车45的定位孔内,拆下连杆把小车45通过导轨49推到大车上48务必上好安全螺钉46及挡块47 ; 13).把车推出实验室用车间吊车吊下上剪切盒41、下剪切盒43,打开上剪切盒41、下剪切盒43的连接螺杆42上下剪切盒分开;松开下剪切盒43的底板44与连接角铁螺钉410吊起下剪切盒底板脱落,取出土后再用螺钉连上410,完成试验全部过程。

Claims (5)

1.一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,其特征是:由测控单元(I)、液压伺服单元(2)、加载单元(3)、土样制作单元(4)组成,所述的加载单元(3)包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架,荷载架机座(310)上设有下滑动导轨(39),所述的下滑动导轨(39)上滑动设有下滑动导轨连接板(318),所述的Z向垂直加载框架的结构是:在所述的荷载架机座(310)上设有加载架立柱(33 ),在所述的加载架立柱(33 )上设有加载架横梁(32 ),所述的加载架横梁(32)上设有Z竖向加载作动器固件(3113),所述的Z竖向加载作动器固件(3113)上设有Z竖向加载作动器(31),所述的Z竖向加载作动器(31)的Z水平向加载作动器连接座(317)上设有上滑动导轨(34),所述的上滑动导轨(34)上滑动安装有压板(35),所述的X向水平加载框架的结构是:X向水平加载作动器(311)安装在X水平向加载作动器固件(3111)上且所述的X水平向加载作动器固件(3111)的X水平向加载作动器连接座(315)的运动方向与所述的上滑动导轨(34)运动方向一致,所述的Y向水平加载框架的结构是:所述的Y向水平加载作动器(312)安装在Y水平向加载作动器固件(3121)上且所述的Y向水平加载作动器(312)的Y水平向加载作动器连接座(316)的运动方向与所述的下滑动导轨(39)的运动方向一致,所述的荷载架机座(310)上设有X水平向加载架(313)和Y水平向加载架(314);所述的土样制作单元(4)的结构是:上剪切盒(41)放置在下剪切盒(43)上,所述的上剪切盒(41)与所述的下剪切盒(43)之间设有上下剪切盒连接螺栓(42),所述的下剪切盒(43)放置在剪切盒底板(44)上,所述的剪切盒底板(44)放置在小车(45)上,大车(48)上设有大车导轨(49 )、安全螺栓(46 )和小车挡块(47 ),所述的小车(45 )放置在所述的大车导轨(49)上,所述的大车(48)的底部设有大车胶轮(410);所述的土样制作单元(4)放置在所述的下滑动导轨连接板(318)上时,所述的X水平向加载作动器连接座(315)作用于所述的土样制作单元(4)的上剪切盒(41),所述的Y水平向加载作动器连接座(316)作用于所述的下剪切盒(43)上,所述的加载单元(3)上设有与所述的大车导轨(49)对接的导轨(37);所述的液压伺服单元(2)由所述的X向水平加载作动器(311)、Y向水平加载作动器(312)和Z竖向加载作动器(31)组成,所述的测控单元(I)分别与所述的液压伺服单元(2)的三个电液伺服加载油缸采用通信连接。
2.根据权利要求1所述的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,其特征是:所述的测控单元(I)采用EDC全数字伺服测控器和数据采集软件。
3.根据权利要求1或2所述的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,其特征是:所述的加载架立柱(33)上设有与所述的Z竖向加载作动器(31)的Z水平向加载作动器连接座(317)连接的导向板(36)。
4.根据权利要求1或2所述的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,其特征是:所述的Y水平向加载架(314)上设有下盒导向轮(38)。
5.根据权利要求1或2所述的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机,其特征是:所述的大车(48)与所述的荷载架机座(310)之间设有车与主机框架连接螺钉(411)。
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