CN105716938A - 一种用于风沙地基应变式模型的试验装置 - Google Patents

一种用于风沙地基应变式模型的试验装置 Download PDF

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鲁先龙
崔强
满银
郑卫锋
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Abstract

本发明及一种用于风沙地基应变式模型的试验装置,所述应变式模型包括截面为H形的框架和在所述框架上端沿横向设置的支撑梁,所述试验装置包括竖直设置在所述框架中心的锚杆组件;所述框架横向方向设有相互平行的透明板材,所述锚杆组件包括设置于所述框架上端,与测力计连接的千斤顶和沿竖向设置的位移计。本发明提供的试验装置,可以检测地基在作用力下的变形程度、提高试验结果的可信度、降低检测成本。

Description

一种用于风沙地基应变式模型的试验装置
技术领域
[0001]本发发明及一种试验装置,具体讲涉及一种用于风沙地基应变式模型的试验装置。
背景技术
[0002]荷载作用下,地基岩土体会在压缩下产生相应变形,特别是地质条件复杂的山区,软弱地基及各种特殊土地基极为普遍,若处理不当或未及时发现,产生的变形会影响建筑物的正常使用,甚至危及建筑物安全,所以需要提供一种用于风沙地基应变式模型的试验装置,以检测地基变形程度、避免工程事故的发生。
[0003]现有的试验装置通过地基本体进行真型试验或通过结构简单的风沙地基的模型试验的方法检测基础的承载特性。经本发明人长期观察、大量研究发现该法存在以下不足:①真型试验的费用高、周期长。②真型试验的试验样本数量有限,无法准确有效的检测地基的承载特性,试验结果的可信度差。③现模型分为全模试验和半模试验。全模试验是真型试验的等比尺缩小,所需的试验池尺寸大、地基材料的填筑量大、填筑时间长、经济性差。④半模试验是全模试验的1/2对称体,其受力结构的1/2对称性在实际加载试验中难以控制。
[0004]为此,需要提供一种用于风沙地基应变式模型的试验装置,以检测地基在作用力下的变形程度、提高试验结果的可信度、降低检测成本。
发明内容
[0005]要解决现有技术的不足,本发明提供了下述技术方案来实现的:提供一种用于风沙地基应变式模型的试验装置,所述应变式模型包括截面为H形的框架和在所述框架上端沿横向设置的支撑梁,所述试验装置包括竖直设置在所述框架中心的锚杆组件;
[0006]所述框架横向方向设有相互平行的透明板材,
[0007]所述锚杆组件包括设置于所述框架上端,与测力计连接的千斤顶和沿竖向设置的位移计。
[0008]所述框架包括设有固定架的底座;
[0009]所述底座与固定架呈H形对应设置,其包括沿纵向设置的底梁和设置在所述底梁两端沿横向设置的固定梁。
[0010]所述固定架包括分别设置在所述底梁两端与其轴向垂直设置的槽钢立柱、设置在所述槽钢立柱两侧的角钢立柱和设置在所述角钢立柱之间沿竖向平行排列的横撑角钢;
[0011]所述槽钢立柱与底梁的宽度相等;
[0012]所述槽钢立柱上端设有与所述支撑梁相连的固定板。
[0013]所述透明板材设置在所述底梁和横撑角钢之间,其包括表面层、内部填充粘结层和背面层;
[0014]所述表面层和背面层为ABS塑料板或亚克力与ABS塑料的复合板,
[0015]内部填充粘结层包括按质量计的下述组份构成:17〜22重量份的含固化剂的不饱和聚酯树脂、41〜45重量份的碳酸钙粉、40〜42重量份的石英砂颗粒,所述固化剂为用常温固化用的过氧化物类型固化剂。
[0016]所述透明板材表面设有弹性垫层,所述弹性垫层为橡胶垫。
[0017]所述锚杆组件包括沿所述框架中心竖直设置的锚杆、设置在所述锚杆下端且与其轴向垂直的长方形锚板和设置在所述锚杆上端与所述测力计相连的压紧螺母;
[0018]所述压紧螺母为两个;
[0019]所述锚杆和长方形锚板之间设有加强肋。
[0020]所述长方形锚板四周设有与所述透明板材相连的弹性包围层;
[0021]所述弹性包围层为阻燃橡胶,其包括下述重量份数的组分:
[0022] 硅橡胶80-160份、丁基橡胶50-120份、聚丙烯酸酯橡胶30-80份、氟橡胶20-60份、炭黑NlOO 10-30份、炭黑N330 5_20份、补强剂4_20份、碳酸钙2_10份、防老剂1_5份、陶土 1-10份、芳烃油1-5份、白炭黑1-10份、防焦剂1-5份、邻苯二甲酸二丁酯1-4份、二乙基二硫代氨基甲酸锌1-4份、2-硫醇基咪唑啉1-4份、增塑剂1-10份、阻燃剂4-16份。
[0023]所述框架的材质为高韧性钢材,其包括按质量百分比计的下述组份构成:
[0024] C: 0.28-0.32% ^S1:0.15-0.35% ^Mn:0.45-0.64% ^P: 0.016%:0.005% ^Cr:0.90-1.02% ^Mo:0.50-0.68% ^Ni: < 0.025%、Nb:0.03_0.05%、余量为Fe。
[0025]所述角钢立柱和底座之间设有沿横向方向设置的支撑肋,所述支撑肋为两个直角边分别与所述角钢立柱和底座相连的直角三角形。
[0026]试验装置的使用方法,所述方法包括如下步骤:
[0027]第一步,填筑应变式模型以下的地基土,采用砂雨法将应变式模型的基土模拟材料填筑至预设应变式模型底部位置;
[0028]第二步,安装应变式模型;
[0029]第三步,填筑应变式模型的基底以上地基土,采用砂雨法将地基土模拟材料填筑应变式模型的基底以上,并分层铺撒薄层彩砂;
[0030]第四步,施加载荷得出荷载-位移曲线,通过千斤顶逐级施加上拔荷载,待测力计和竖向位移计示值稳定后,记录所述千斤顶的出力大小F和位移S,直至试验结束,得到荷载-位移曲线,即F-S曲线;
[0031]第五步,拆卸仪器设备;
[0032]第六步,重复步骤一至步骤五,测得各种模型尺寸下的F-S曲线。
[0033]与最接近的现有技术比,本发明提供的技术方案具有如下有益效果:
[0034] 1、本申请提供的试验装置,具有检测地基在作用力下的变形程度、提高试验结果的可信度、降低检测成本的优异效果。
[0035] 2、本申请提供的试验装置设有竖向位移计和连有测力计的千斤顶,具有结构简单、能准确检测地基在作用力下的变形程度的优异效果。
[0036] 3、本申请提供的试验装置设有带透明板材的框架,具有可以随时对地基内部裂缝的直接观测的优异效果。
[0037] 4、本申请提供的试验装置为可拆卸组装设计,具有运输方便、维护简单、生产和使用成本低的优异效果。
[0038] 5、本申请提供的试验装置具有适用范围广、可适用于黏性土、粉土、砂土、含地下水与不含地下水的各种土质。
[0039] 6、本申请提供的试验装置采用复合材料的亚克力复合板,具有密实牢固、环保和生产成本低的优异效果。
[0040] 7、本申请提供的试验装置采用设有阻燃橡胶包围层的长方形锚板,具有密封效果好、保护透明板材和高温耐热性能好的优异效果。
[0041] 8、本申请提供的试验装置采用材质为高韧性钢材的框架,具有强度高、韧性强和抗疲劳性能好、提高框架使用寿命一年以上的优异效果。
附图说明
[0042]图1为本发明提供的应变式模型的试验装置的主视图;
[0043]图2为本发明提供的应变式模型的试验装置的左视图;
[0044]图3为本发明提供的底座的俯视图;
[0045]图4为本发明提供的应变式模型的试验装置的剖视图;
[0046]图5为本发明提供的图3中A的局部示意图;
[0047]图6为本发明提供的图4中B的局部示意图;
[0048]图7为本发明提供的图4中C的局部剖视图;
[0049] 其中,丨一框架、2一支撑梁、3一锚杆组件、4一测力计、5一千斤顶、6一竖向位移计、7一底梁、8一固定梁、9一槽钢立柱、1一角钢立柱、11 一横撑角钢;
具体实施方式
[0050]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0051 ] 实施例1:
[0052]如图1和图4所示,一种用于风沙地基应变式模型的试验装置,所述应变式模型包括截面为H形的框架I和在所述框架I上端沿横向设置的支撑梁2,所述试验装置包括竖直设置在所述框架I中心的锚杆组件3;
[0053]所述框架I横向方向设有相互平行的透明板材,
[0054]如图2所示,所述锚杆组件3包括设置于所述框架I上端,与测力计4连接的千斤顶5和沿竖向设置的位移计6。
[0055]所述框架I包括设有固定架的底座;
[0056]如图3和图5所示,所述底座与固定架呈H形对应设置,其包括沿纵向设置的底梁7和设置在所述底梁7两端沿横向设置的固定梁8。
[0057]所述固定架包括分别设置在所述底梁7两端与其轴向垂直设置的槽钢立柱9、设置在所述槽钢立柱9两侧的角钢立柱10和设置在所述角钢立柱10之间沿竖向平行排列的横撑角钢11;
[0058]所述槽钢立柱9与底梁7的宽度相等;
[0059]所述槽钢立柱9上端设有与所述支撑梁2相连的固定板。
[0060]如图4和图6所示,所述透明板材设置在所述底梁7和横撑角钢11之间,其包括表面层、内部填充粘结层和背面层;
[0061 ]所述表面层和背面层为ABS塑料板或亚克力与ABS塑料的复合板,
[0062]内部填充粘结层包括按质量计的下述组份构成:17〜22重量份的含固化剂的不饱和聚酯树脂、41〜45重量份的碳酸钙粉、40〜42重量份的石英砂颗粒,所述固化剂为用常温固化用的过氧化物类型固化剂。
[0063]所述透明板材表面设有弹性垫层,所述弹性垫层为橡胶垫。
[0064] 如图4和图7所示,所述锚杆组件3包括沿所述框架I中心竖直设置的锚杆12、设置在所述锚杆12下端且与其轴向垂直的长方形锚板13和设置在所述锚杆12上端与所述测力计4相连的压紧螺母14;
[0065] 所述压紧螺母14为两个;
[0066]所述锚杆12和长方形锚板13之间设有加强肋。
[0067]所述长方形锚板13四周设有与所述透明板材相连的弹性包围层;
[0068]所述弹性包围层为阻燃橡胶,其包括下述重量份数的组分:
[0069] 硅橡胶80-160份、丁基橡胶50-120份、聚丙烯酸酯橡胶30-80份、氟橡胶20-60份、炭黑NlOO 10-30份、炭黑N330 5_20份、补强剂4_20份、碳酸钙2_10份、防老剂1_5份、陶土 1-10份、芳烃油1-5份、白炭黑1-10份、防焦剂1-5份、邻苯二甲酸二丁酯1-4份、二乙基二硫代氨基甲酸锌1-4份、2-硫醇基咪唑啉1-4份、增塑剂1-10份、阻燃剂4-16份。
[0070]所述框架I的材质为高韧性钢材,其包括按质量百分比计的下述组份构成:
[0071] C: 0.28-0.32% ^S1:0.15-0.35% ^Mn:0.45-0.64% ^P: 0.016%:0.005% ^Cr:0.90-1.02% ^Mo:0.50-0.68% ^Ni: < 0.025%、Nb:0.03_0.05%、余量为Fe。
[0072]所述角钢立柱10和底座之间设有沿横向方向设置的支撑肋,所述支撑肋为两个直角边分别与所述角钢立柱10和底座相连的直角三角形。
[0073]试验装置的使用方法,所述方法包括如下步骤:
[0074]第一步,填筑应变式模型以下的地基土,采用砂雨法将应变式模型的基土模拟材料填筑至预设应变式模型底部位置;
[0075]第二步,安装应变式模型;
[0076]第三步,填筑应变式模型的基底以上地基土,采用砂雨法将地基土模拟材料填筑应变式模型的基底以上,并分层铺撒薄层彩砂;
[0077]第四步,施加载荷得出荷载-位移曲线,通过千斤顶5逐级施加上拔荷载,待测力计4和竖向位移计6示值稳定后,记录所述千斤顶5的出力大小F和位移S,直至试验结束,得到荷载-位移曲线,即F-S曲线;
[0078]第五步,拆卸仪器设备;
[0079]第六步,重复步骤一至步骤五,测得各种模型尺寸下的F-S曲线。
[0080]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均在申请待批的本发明的权利要求保护范之内。

Claims (10)

1.一种用于风沙地基应变式模型的试验装置,所述应变式模型包括截面为H形的框架(I)和在所述框架(I)上端沿横向设置的支撑梁(2),所述试验装置包括竖直设置在所述框架(I)中心的锚杆组件(3);其特征在于, 所述框架(I)横向方向设有相互平行的透明板材, 所述锚杆组件(3)包括设置于所述框架(I)上端,与测力计(4)连接的千斤顶(5)和沿竖向设置的位移计(6)。
2.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于,所述框架(I)包括设有固定架的底座; 所述底座与固定架呈H形对应设置,其包括沿纵向设置的底梁(7)和设置在所述底梁(7)两端沿横向设置的固定梁(8)。
3.如权利要求2所述的试验装置,其特征在于,所述固定架包括分别设置在所述底梁(7)两端与其轴向垂直设置的槽钢立柱(9)、设置在所述槽钢立柱(9)两侧的角钢立柱(10)和设置在所述角钢立柱(10)之间沿竖向平行排列的横撑角钢(11); 所述槽钢立柱(9)与底梁(7)的宽度相等; 所述槽钢立柱(9)上端设有与所述支撑梁(2)相连的固定板。
4.如权利要求3所述的试验装置,其特征在于,所述透明板材设置在所述底梁(7)和横撑角钢(11)之间,其包括表面层、内部填充粘结层和背面层; 所述表面层和背面层为ABS塑料板或亚克力与ABS塑料的复合板, 内部填充粘结层包括按质量计的下述组份构成:17〜22重量份的含固化剂的不饱和聚酯树脂、41〜45重量份的碳酸钙粉、40〜42重量份的石英砂颗粒,所述固化剂为用常温固化用的过氧化物类型固化剂。
5.如权利要求4所述的试验装置,其特征在于,所述透明板材表面设有弹性垫层,所述弹性垫层为橡胶垫。
6.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于,所述锚杆组件(3)包括沿所述框架(I)中心竖直设置的锚杆(12)、设置在所述锚杆(12)下端且与其轴向垂直的长方形锚板(13)和设置在所述锚杆(12)上端与所述测力计(4)相连的压紧螺母(14); 所述压紧螺母(14)为两个; 所述锚杆(12)和长方形锚板(13)之间设有加强肋。
7.如权利要求6所述的试验装置,其特征在于,所述长方形锚板(13)四周设有与所述透明板材相连的弹性包围层; 所述弹性包围层为阻燃橡胶,其包括下述重量份数的组分: 硅橡胶80-160份、丁基橡胶50-120份、聚丙烯酸酯橡胶30-80份、氟橡胶20-60份、炭黑NlOO 10-30份、炭黑N330 5_20份、补强剂4_20份、碳酸钙2_10份、防老剂1_5份、陶土 1_10份、芳烃油1-5份、白炭黑1-10份、防焦剂1-5份、邻苯二甲酸二丁酯1-4份、二乙基二硫代氨基甲酸锌1-4份、2-硫醇基咪唑啉1-4份、增塑剂1-1 O份、阻燃剂4-16份。
8.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于,所述框架(I)的材质为高韧性钢材,其包括按质量百分比计的下述组份构成: C:0.28-0.32% ^S1:0.15-0.35% ^Mn:0.45-0.64%:0.016% ^S:0.005% ^Cr:0.90-1.02%、Mo:0.50-0.68%、N1: < 0.025%、Nb:0.03_0.05%、余量为Fe。
9.如权利要求3所述的试验装置,其特征在于,所述角钢立柱(10)和底座之间设有沿横向方向设置的支撑肋,所述支撑肋为两个直角边分别与所述角钢立柱(10)和底座相连的直角三角形。
10.如权利要求1-9所述的试验装置的使用方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:第一步,填筑应变式模型以下的地基土,采用砂雨法将应变式模型的基土模拟材料填筑至预设应变式模型底部位置; 第二步,安装应变式模型; 第三步,填筑应变式模型的基底以上地基土,采用砂雨法将地基土模拟材料填筑应变式模型的基底以上,并分层铺撒薄层彩砂; 第四步,施加载荷得出荷载-位移曲线,通过千斤顶(5)逐级施加上拔荷载,待测力计(4)和竖向位移计(6)示值稳定后,记录所述千斤顶(5)的出力大小F和位移S,直至试验结束,得到荷载-位移曲线,即F-S曲线; 第五步,拆卸仪器设备; 第六步,重复步骤一至步骤五,测得各种模型尺寸下的F-S曲线。
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