CN105136577B - 一种装配式多功能试验装置 - Google Patents

Abstract

一种装配式多功能试验装置，包括可三维伸缩的加载架，加载架设于模型箱内，加载架包括可错动组合的底铺钢板，底铺钢板上平行放置有两个H型钢，H型钢的上翼板和下翼板上均设有多个安装孔，下翼板与底铺钢板固定连接，两个上翼板上端的四个角上分别垂直设有可伸缩支撑杆，两个上翼板上端还分别向上设有可伸缩支撑筒，可伸缩支撑杆和可伸缩支撑筒的上端通过连接件连接有加载长形筒，通过分别调节底铺钢板和加载长形筒以调节加载架的长度；通过调节可伸缩支撑杆和可伸缩支撑筒在H型钢上的安装位置以调节加载架的宽度，通过分别调节可伸缩支撑杆和可伸缩支撑筒的高度以调节加载架的高度。该装置装拆方便，能实现三维伸缩，可观测加筋土界面特性。

Description

一种装配式多功能试验装置

技术领域

本发明涉及一种用于模型箱试验、砂坑试验、筋土界面特性试验的试验装置，具体地说是涉及一种装配式多功能试验装置。

背景技术

目前，模型箱试验的加载设备多为千斤顶或者液压伺服万能试验机。千斤顶采用的加载框架为整体式，模型箱试验时首先将模型箱放到加载框架下，然后往模型箱内填土，加载框架的存在使得试验者必须弯腰低头，并给填土夯实带来不便，这不仅增加填土困难、耗费时间、增加劳动强度，而且造成上部土体夯实不均匀。另外，由于其加载框架是固定的，不能根据加载设备累积高度调整加载框架的高低，加载框架只是作为反力架用而不能满足其他需求，功能单一。

液压伺服万能试验机虽然一般不需要加载框架，但需要较大的安装空间，且本身的加载能力非常大，而模型箱试验则往往需要较小的等梯度力就可以了。液压伺服万能试验机超大的加载力使得其在小量级力上难以实现精准控制和维持稳定。对于离地试验台，还需要将模型箱吊离地面，这单靠人力难以实现，只能借助于轨道式吊车或者其他吊装设备，劳动强度非常大，试验成本也较大，不适用小空间内的模型箱试验。

发明内容

本发明主要是为解决上述存在的问题，提供一种装配式多功能试验装置，该装置装拆方便，能实现三维伸缩，可观测加筋土界面特性。

为解决上述存在的问题，本发明所采用的技术方案是：一种装配式多功能试验装置，包括可三维伸缩的加载架，加载架设于模型箱内，所述加载架包括可错动组合的底铺钢板，底铺钢板上平行放置有两个H型钢，H型钢的上翼板和下翼板上均设有多个安装孔，下翼板与底铺钢板固定连接，所述两个上翼板上端的四个角上分别垂直设有四根高度可调的可伸缩支撑杆，两个上翼板上端还分别向上设有高度可调的可伸缩支撑筒，所述可伸缩支撑杆和可伸缩支撑筒的上端通过连接件连接有长度可调的加载长形筒，通过分别调节底铺钢板和加载长形筒以调节加载架的长度；通过调节可伸缩支撑杆和可伸缩支撑筒在H型钢上的安装位置以调节加载架的宽度，通过分别调节可伸缩支撑杆和可伸缩支撑筒的高度以调节加载架的高度。

作为进一步地改进，所述底铺钢板包括设于模型箱内底端上的多个间隔放置的无孔垫板，位于两个H型钢内侧的无孔垫板上分别放置一个带孔垫板，带孔垫板上放置有两块位置可错动的内承土板，内承土板上设有等间距钻孔，位于两个H型钢外侧的无孔垫板上分别设有一个宽度可调整的外承土板。

作为进一步地改进，所述模型箱设有一个可开启的侧面，所述可开启面板上等间距设有多个用于供加筋材料穿过以观察筋土界面特性试验的长形孔。

作为进一步地改进，所述可伸缩支撑杆由竖向外角钢和套设于其内部的竖向内角钢组成，竖向外角钢和竖向内角钢上均开设有多个连接孔，二者通过螺栓配合连接。

作为进一步地改进，所述的竖向外角钢上自上而下均匀设有多个夹具搁板，位于两个H型钢对应位置上的竖向外角钢上的夹具搁板上分别设置有一根用于锚固加筋材料的角钢夹具，角钢夹具上开设有等间距孔。

作为进一步地改进，所述竖向内角钢的上端连接连接件，竖向外角钢的下端与H型钢相连。

作为进一步地改进，所述竖向内角钢通过其顶端焊接的带孔钢板与连接件连接，竖向外角钢通过其底端焊接的带孔钢板与H型钢相连。

作为进一步地改进，所述可伸缩支撑筒由竖向外筒和套设于其内部的竖向内筒组成，竖向外筒和竖向内筒上均开设有多个连接孔，二者通过螺栓配合连接。

作为进一步地改进，所述竖向内筒上端通过其顶端焊接的带孔钢板连接连接件，竖向外筒下端通过其底端焊接的带孔钢板与H型钢相连。

作为更进一步地改进，所述模型箱的底面上分布有多个钻孔，用于将模型箱锚固在地面上和将加载架锚固在模型箱上。

本发明所带来的有益效果为：

1、所述加载装置是装配式的，且具有多功能性，不仅能三维伸缩，可将加筋材料锚固其上，还能实现中心载荷、偏心载荷的加载，也可观测加筋土界面特性，且拆解后可放入模型箱保存，节省空间，劳动强度相对较小，且有利于试验者安全，利于填料夯实，适用于模型箱试验、砂坑试验、界面特性试验，尤其适用于小空间内加筋土复合地基室内模型试验；

2、该装置拆解后可放入模型箱保存，节省空间，且有利于试验者安全，利于填料夯实，适用于模型箱试验、砂坑试验、界面特性试验，尤其适用于小空间内加筋土复合地基室内模型试验。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为加载架的结构示意图。

图3是本发明长度方向伸缩的实现示意图。

图4是本发明宽度方向伸缩的实现示意图。

图5是本发明长度、宽度向及高度向伸缩的实现示意图。

图中标记：1、模型箱，101、侧面，1011、长形孔，2、可伸缩支撑筒，201、竖向外筒，202、竖向内筒，3、加载长形筒，4、连接件，5、可伸缩支撑杆，501、竖向外角钢，502、竖向内角钢，6、H型钢，7、带孔钢板，8、夹具搁板，9、角钢夹具，10、底铺钢板，1001、无孔垫板，1002、带孔垫板，1003、外承土板，1004、内承土板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图所示，一种装配式多功能试验装置，包括可三维伸缩的加载架，加载架设于模型箱1内，所述加载架包括宽度可调的底铺钢板10，底铺钢板10上平行放置有两个H型钢6，H型钢6的上翼板和下翼板上均设有多个安装孔，下翼板与底铺钢板10的带孔垫板1002固定连接。所述两个H型钢6的上翼板的上端面的四个角上分别向上竖直设有四根高度可调的可伸缩支撑杆5，两个H型钢6的上端面的上翼板上还分别向上设有高度可调的可伸缩支撑筒2，所述可伸缩支撑杆5和可伸缩支撑筒2的上端通过连接件4连接有长度可调的加载长形筒3，通过分别调节底铺钢板10和加载长形筒3以调节加载架的长度，通过调节可伸缩支撑杆5和可伸缩支撑筒2在H型钢6上的安装位置以调节加载架的宽度，通过分别调节可伸缩支撑杆5和可伸缩支撑筒2的高度以调节加载架的高度。

所述底铺钢板10包括设于模型箱1内底端上的多个间隔放置的无孔垫板1001，位于两个H型钢6内侧的无孔垫板1001上分别放置一个带孔垫板1002，带孔垫板1002上放置有两块位置可错动的内承土板1004，内承土板1004上设有等间距钻孔，位于两个H型钢6外侧的无孔垫板1001上分别设有一个宽度可调整的外承土板1003。

所述模型箱1设有一个可开启的侧面101，所述可开启面板上等间距设有多个用于供加筋材料穿过以观察筋土界面特性试验的长形孔1011。

所述可伸缩支撑杆5由竖向外角钢501和套设于其内部的竖向内角钢502组成，竖向外角钢501和竖向内角钢502上均开设有多个连接孔，二者通过螺栓配合连接。

所述的竖向外角钢502上自上而下均匀设有多个夹具搁板8，位于两个H型钢6对应位置上的竖向外角钢502上的夹具搁板8上分别设置有一根用于锚固加筋材料的角钢夹具9，角钢夹具9上开设有等间距孔。

所述竖向内角钢502的上端连接连接件4，竖向外角钢501的下端与H型钢6相连。

所述竖向内角钢501通过其顶端焊接的带孔钢板7与连接件4连接，竖向外角钢502通过其底端焊接的带孔钢板7与H型钢6相连。

所述可伸缩支撑筒2由竖向外筒201和套设于其内部的竖向内筒202组成，竖向外筒201和竖向内筒202上均开设有多个连接孔，二者通过螺栓配合连接。

所述竖向内筒202上端通过其顶端焊接的带孔钢板7连接连接件4，竖向外筒201下端通过其底端焊接的带孔钢板7与H型钢6相连。

所述模型箱1的底面上分布有多个钻孔，用于将模型箱1锚固在地面上和将加载架锚固在模型箱1上。

在所述可伸缩支撑筒、可伸缩支撑杆、加载长形筒以及内承土板的上端均刻有刻度，更有利于实现对加载架在长度方向、宽度方向及高度方向的精确调节。

加载架分三个方向，即长度方向X、宽度方向Y、高度方向Z，模型箱一侧面可开启。在小空间试验室角落里埋设地脚螺栓，所述地脚螺栓以后的位置不会再变，将模型箱穿过地脚螺栓。打开可开启侧面将H型钢放置到预定位置，并穿过螺栓，铺设无孔垫板1001（第三组钢板），将带孔垫板1002、内承土板1004、外承土板1003（第一、二组钢板）穿过螺栓并搭接在H型钢上，此时内承土板相互错动位移满足试验要求，将螺栓拧紧，并关闭开启面。立竖向杆件，用螺栓或销钉初步固定竖向外筒201、竖向内筒202以及竖向外角钢501、竖向内角钢502，分层填土、铺设加筋材料并夯实，（如果需要将加筋材料锚固在加载架上，角钢夹具背靠背将加筋材料夹在中间用螺栓上紧，将角钢夹具用螺栓固定在竖向角钢上），待填土与模型箱上边沿齐平，夯实后安设加载架宽度方向的上半部分，用螺栓固定好内外矩形套筒、加载点顶板，依次放置荷载板、力传感器、千斤顶，（如果需要，可通过调整竖向杆件使千斤顶和加载点顶板紧密接触），拧紧竖向杆件螺栓或固定好销钉，按设定加载方式施加荷载。

本次试验完后，记好竖向内角钢502、竖向矩形内筒202的连接位置，整体拆除竖向内角钢502、竖向矩形内筒202以上部分，打开可开启侧面101，卸土，卸下角钢夹具9，更换加筋材料进行下次试验。调整至所记的竖向内角钢502、竖向矩形内筒202的连接位置，按试验方案填土夯实、铺设加筋材料，安设竖向杆件，调整至所记内筒刻度处，依次放置荷载板、力传感器、千斤顶，（如果需要，可通过调整竖向杆件使千斤顶和加载点顶板紧密接触），拧紧竖向杆件螺栓或固定好销钉，按设定加载方式施加荷载。

另外，如果观测加筋材料有边界锚固时长度方向不同加筋宽度的试验效果，则可通过调整竖向外角钢501在H型钢6上的位置加以实现；如果观测加筋材料有边界锚固时Z向不同加筋深度的试验效果，则可通过调整角钢夹具9在可伸缩支撑杆5上的位置加以实现；如果加筋长度沿宽度方向变化，则可通过调整底铺钢板10之两块内承土板1004的搭接长度加以实现；如果想了解加筋材料的界面特性，可将加筋材料穿过可开启侧面101钻有的圆角矩形孔1011加以实现。

将模型箱1固定地面上，打开可开启侧面101将H型钢6放置到预定位置，铺设无孔垫板1001、带孔垫板1002，带孔垫板1002与H型钢6孔孔对齐并，将内承土板1004、外承土板1003分别搭接在H型钢6下翼板上并且孔对齐用螺栓将带孔垫板1002、内承土板1004、H型钢6锚固在模型箱1上，将外承土板1003、H型钢6锚固在模型箱1上。在预定位置立竖向外角钢501、竖向矩形外筒201并用螺栓固定。分层铺设加筋材料并填土夯实，角钢夹具9背靠背将加筋材料夹在中间用螺栓上紧，而后将角钢夹具9上角钢沿X方向放在竖向外角钢501的夹具搁板8上，用螺栓将角钢夹具9固定在竖向外角钢501上，如需要也可在X向角钢夹具9上沿Y向布置角钢夹具从而实现加筋材料四边同时锚固。待填土与模型箱上边沿齐平，夯实后分别在竖向外角钢501、竖向矩形外筒201安设竖向内角钢502、竖向矩形内筒202并用螺栓临时固定竖向外角钢501与竖向内角钢502、竖向矩形外筒201与竖向矩形内筒202。在竖向内角钢502与竖向矩形内筒202上放置连接件4并用螺栓固定。根据需要长度组装加载矩形外筒302、加载矩形内筒301，组装好后将其固定在连接件4上。而后依次放置荷载板、力传感器、千斤顶、顶板（如需要，可用螺栓将其固定在加载矩形内外筒上），沿Z向调整竖向内角钢502、竖向矩形内筒202至合适位置后拧紧螺栓，按设定加载程序施加荷载。

Claims (8)

1.一种装配式多功能试验装置，包括可三维伸缩的加载架，加载架设于模型箱（1）内，其特征在于：所述加载架包括可错动组合的底铺钢板（10），底铺钢板（10）上平行放置有两个H型钢（6），H型钢（6）的上翼板和下翼板上均设有多个安装孔，下翼板与底铺钢板（10）固定连接，所述两个上翼板上端的四个角上分别垂直设有四根高度可调的可伸缩支撑杆（5），两个上翼板上端还分别向上设有高度可调的可伸缩支撑筒（2），所述可伸缩支撑杆（5）和可伸缩支撑筒（2）的上端通过连接件（4）连接有长度可调的加载长形筒（3），通过分别调节底铺钢板（10）和加载长形筒（3）以调节加载架的长度，通过调节可伸缩支撑杆（5）和可伸缩支撑筒（2）在H型钢（6）上的安装位置以调节加载架的宽度，通过分别调节可伸缩支撑杆（5）和可伸缩支撑筒（2）的高度以调节加载架的高度；

所述底铺钢板（10）包括设于模型箱（1）内底端上的多个间隔放置的无孔垫板（1001），位于两个H型钢（6）内侧的无孔垫板（1001）上分别放置一个带孔垫板（1002），带孔垫板（1002）上放置有两块位置可错动的内承土板（1004），内承土板（1004）上设有等间距钻孔，位于两个H型钢（6）外侧的无孔垫板（1001）上分别设有一个宽度可调整的外承土板（1003）；

所述模型箱（1）设有一个可开启的侧面（101），所述可开启面板上等间距设有多个用于供加筋材料穿过以观察筋土界面特性试验的长形孔（1011）。

2.根据权利要求1所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述可伸缩支撑杆（5）由竖向外角钢（501）和套设于其内部的竖向内角钢（502）组成，竖向外角钢（501）和竖向内角钢（502）上均开设有多个连接孔，二者通过螺栓配合连接。

3.根据权利要求2所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述的竖向外角钢（502）上自上而下均匀设有多个夹具搁板（8），位于两个H型钢（6）对应位置上的竖向外角钢（502）上的夹具搁板（8）上分别设置有一根用于锚固加筋材料的角钢夹具（9），角钢夹具（9）上开设有等间距孔。

4.根据权利要求2所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述竖向内角钢（502）的上端连接连接件（4），竖向外角钢（501）的下端与H型钢（6）相连。

5.根据权利要求2或4所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述竖向内角钢（501）通过其顶端焊接的带孔钢板（7）与连接件（4）连接，竖向外角钢（502）通过其底端焊接的带孔钢板（7）与H型钢（6）相连。

6.根据权利要求1所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述可伸缩支撑筒（2）由竖向外筒（201）和套设于其内部的竖向内筒（202）组成，竖向外筒（201）和竖向内筒（202）上均开设有多个连接孔，二者通过螺栓配合连接。

7.根据权利要求6所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述竖向内筒（202）上端通过其顶端焊接的带孔钢板（7）连接连接件（4），竖向外筒（201）下端通过其底端焊接的带孔钢板（7）与H型钢（6）相连。

8.根据权利要求1所述的一种装配式多功能试验装置，其特征在于：所述模型箱（1）的底面上分布有多个钻孔，用于将模型箱（1）锚固在地面上和将加载架锚固在模型箱（1）上。