CN105806524A - 一种多功能混凝土试样表面应力自动化采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能混凝土试样表面应力自动化采集装置。主体结构包括多功能混凝土试样、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道、第三通道、微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线、传感信号综合同步解调仪、多功能混凝土试样突出部位、微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式土压力传感、微型硅压阻式孔隙水压力传感器、下剪切盒和下剪切盒侧面开口。本发明与现有技术相比，其结构简单，操作方便，测量数据精确，成本低，自动化程度高，实现了桩土界面剪切混凝土试样表面各种应力数据自动化采集。

Description

一种多功能混凝土试样表面应力自动化采集装置

技术领域：

本发明属于桩基工程技术领域，涉及一种模拟桩土界面剪切的试验应力数据采集装置，特别是一种多功能混凝土试样表面应力自动化采集装置。

背景技术：

桩土界面问题作为土体与结构物接触面问题中的一种，许多中外学者通过对直剪试验进行多方面的改装，进行了桩土界面的研究。改装后的仪器与常规剪切仪器相比，其显著优点是下剪切盒内可放入尺寸较大的混凝土试样。在混凝土试样表面安装多种微型传感器可以测试桩土界面各种应力，而这些微型传感器的电线若不经过专门装置的引出将会在试验过程中被挤断，从而导致试样的中断和试验数据的丢失，电线引出后与多功能数据采集系统相连，才能实现数据自动化采集。经过现有国内有关桩土界面剪切试验装置文献的检索，并未发现有混凝土试样表面传感器电线的引出后与多功能数据采集系统相连，从而实现桩土界面各种应力数据自动化采集的装置。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，寻求设计提供一种模拟桩土界面剪切混凝土试样表面各种应力数据自动化采集的装置，在将微型传感器与传感信号综合同步解调仪连接的同时，能够通过专门装置内部的凹槽和通道将多功能混凝土试样表面微型传感器电线引出，避免电线在桩土界面剪切试样过程中被压断。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括多功能混凝土试样、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道、第三通道、微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线、传感信号综合同步解调仪、多功能混凝土试样突出部位、微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式土压力传感、微型硅压阻式孔隙水压力传感器、下剪切盒和下剪切盒侧面开口；微型光纤光栅应变传感器与微型光纤光栅应变传感器铠装光缆连接，微型硅压阻式土压力传感与微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线连接，微型硅压阻式孔隙水压力传感器与微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线连接；多功能混凝土试样的两端分别伸出尺寸为20×20×20mm的多功能混凝土试样突出部位，微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线分别从多功能混凝土试样表面引出，微型光纤光栅应变传感器铠装光缆引出的位置切割有宽度为3mm、深度为5mm的第一凹槽，第一凹槽切割至多功能混凝土试样突出部位下侧，多功能混凝土试样突出部位的下侧切割有宽度为3mm、深度为5mm第一通道，第一凹槽与第一通道连通；微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线引出的位置切割有宽度为5mm、深度为7mm的第二凹槽，第二凹槽切割至多功能混凝土试样突出部位下侧，多功能混凝土试样突出部位的下侧切割有宽度为5mm、深度为7mm的第二通道，第二凹槽与第二通道连通；微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线引出的位置切割宽度为5mm、深度为7mm的第三凹槽，第三凹槽切割至多功能混凝土试样突出部位下侧，多功能混凝土试样突出部位的下侧切割有宽度为5mm、深度为7mm的第三通道，第三凹槽与第三通道连通；微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线分别通过相应的凹槽进入对应的通道，由对应的通道进入下剪切盒，从下剪切盒侧面开口引出后分别与传感信号综合同步解调仪相连，实现多功能混凝土试样表面各种应力数据的自动化采集。

本发明所述多功能混凝土试样采用C50混凝土进行预制，长度位500mm，宽度为280mm，高度为100mm；微型光纤光栅应变传感器铠装光缆的直径为3mm，微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线和微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线的直径均为5mm；下剪切盒侧面开口的高度为8mm，宽度为8mm，距离下剪切盒底部20mm。

本发明自动化采集多功能混凝土试样表面应力数据的具体过程为：

第一步、将多功能混凝土试样两端侧面20mm以下，厚度为20mm的混凝土全部切割，形成多功能混凝土试样突出部位；

第二步、在多功能混凝土试样突出部位分别切割第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道和第三通道；

第三步、将多功能混凝土试样表面的微型光纤光栅应变传感器铠装光缆由第一凹槽送入第二通道并通过下剪切盒侧面开口引出；多功能混凝土试样表面的微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线由第二凹槽送入第二通道并通过下剪切盒侧面开口引出；多功能混凝土试样表面的微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线由第三凹槽送入第三通道并通过下剪切盒侧面开口引出；

第四步、用环氧树脂将第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道、第三通道全部封装，其封装面均与多功能混凝土试样各面齐平；

第五步、将从下剪切盒侧面开口引出的微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线分别与传感信号综合同步解调仪连接，通过传感信号综合同步解调仪实现多功能混凝土试样表面的应力数据自动化采集。

本发明与现有技术相比，其结构简单，操作方便，测量数据精确，成本低，自动化程度高，实现了桩土界面剪切混凝土试样表面各种应力数据自动化采集。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图；

图2为本发明涉及的凹槽、通道侧面结构原理示意图；

图3为本发明涉及的多功能混凝土试样突出部位、下剪切盒侧面结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例：

本实施例的主体结构包括多功能混凝土试样1、第一凹槽2、第二凹槽3、第三凹槽4、第一通道5、第二通道6、第三通道7、微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10、传感信号综合同步解调仪11、多功能混凝土试样突出部位12、微型光纤光栅应变传感器13、微型硅压阻式土压力传感14、微型硅压阻式孔隙水压力传感器15、下剪切盒16和下剪切盒侧面开口17；微型光纤光栅应变传感器13与微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8连接，微型硅压阻式土压力传感14与微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9连接，微型硅压阻式孔隙水压力传感器15与微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10连接；多功能混凝土试样1的两端分别伸出尺寸为20×20×20mm的多功能混凝土试样突出部位12，微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10分别从多功能混凝土试样1表面引出，微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8引出的位置切割有宽度为3mm、深度为5mm的第一凹槽2，第一凹槽2切割至多功能混凝土试样突出部位12下侧，多功能混凝土试样突出部位12的下侧切割有宽度为3mm、深度为5mm第一通道5，第一凹槽2与第一通道5连通；微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9引出的位置切割有宽度为5mm、深度为7mm的第二凹槽3，第二凹槽3切割至多功能混凝土试样突出部位12下侧，多功能混凝土试样突出部位12的下侧切割有宽度为5mm、深度为7mm的第二通道6，第二凹槽3与第二通道6连通；微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10引出的位置切割宽度为5mm、深度为7mm的第三凹槽4，第三凹槽4切割至多功能混凝土试样突出部位12下侧，多功能混凝土试样突出部位12的下侧切割有宽度为5mm、深度为7mm的第三通道7，第三凹槽4与第三通道7连通；微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10分别通过相应的凹槽进入对应的通道，由对应的通道进入下剪切盒16，从下剪切盒侧面开口17引出后分别与传感信号综合同步解调仪11相连，从而实现多功能混凝土试样1表面各种应力数据的自动化采集。

本实施例所述多功能混凝土试样1采用C50混凝土进行预制，长度位500mm，宽度为280mm，高度为100mm；微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8的直径为3mm，微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9和微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10的直径均为5mm；下剪切盒侧面开口17的高度为8mm，宽度为8mm，距离下剪切盒16底部20mm。

本实施例自动化采集多功能混凝土试样表面应力数据的具体过程为：

第一步、将多功能混凝土试样1两端侧面20mm以下，厚度为20mm的混凝土全部切割，形成多功能混凝土试样突出部位12；

第二步、在多功能混凝土试样突出部位12分别切割第一凹槽2、第二凹槽3、第三凹槽4、第一通道5、第二通道6和第三通道7；

第三步、将多功能混凝土试样1表面的微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8由第一凹槽2送入第二通道5并通过下剪切盒侧面开口17引出；多功能混凝土试样1表面的微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9由第二凹槽3送入第二通道6并通过下剪切盒侧面开口17引出；多功能混凝土试样1表面的微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10由第三凹槽4送入第三通道7并通过下剪切盒侧面开口17引出；

第四步、用环氧树脂将第一凹槽2、第二凹槽3、第三凹槽4、第一通道5、第二通道6、第三通道7全部封装，其封装面均与多功能混凝土试样1各面齐平；

第五步、将从下剪切盒侧面开口17引出的微型光纤光栅应变传感器铠装光缆8、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线9、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线10分别与传感信号综合同步解调仪11连接，通过传感信号综合同步解调仪11实现多功能混凝土试样1表面的应力数据自动化采集。

Claims (1)

1.一种多功能混凝土试样表面应力自动化采集装置，主体结构包括多功能混凝土试样、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道、第三通道、微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线、传感信号综合同步解调仪、多功能混凝土试样突出部位、微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式土压力传感、微型硅压阻式孔隙水压力传感器、下剪切盒和下剪切盒侧面开口；微型光纤光栅应变传感器与微型光纤光栅应变传感器铠装光缆连接，微型硅压阻式土压力传感与微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线连接，微型硅压阻式孔隙水压力传感器与微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线连接；多功能混凝土试样的两端分别伸出尺寸为20×20×20mm的多功能混凝土试样突出部位，微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线分别从多功能混凝土试样表面引出，微型光纤光栅应变传感器铠装光缆引出的位置切割有宽度为3mm、深度为5mm的第一凹槽，第一凹槽切割至多功能混凝土试样突出部位下侧，多功能混凝土试样突出部位的下侧切割有宽度为3mm、深度为5mm第一通道，第一凹槽与第一通道连通；微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线引出的位置切割有宽度为5mm、深度为7mm的第二凹槽，第二凹槽切割至多功能混凝土试样突出部位下侧，多功能混凝土试样突出部位的下侧切割有宽度为5mm、深度为7mm的第二通道，第二凹槽与第二通道连通；微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线引出的位置切割宽度为5mm、深度为7mm的第三凹槽，第三凹槽切割至多功能混凝土试样突出部位下侧，多功能混凝土试样突出部位的下侧切割有宽度为5mm、深度为7mm的第三通道，第三凹槽与第三通道连通；微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线分别通过相应的凹槽进入对应的通道，由对应的通道进入下剪切盒，从下剪切盒侧面开口引出后分别与传感信号综合同步解调仪相连，实现多功能混凝土试样表面各种应力数据的自动化采集；

本发明所述多功能混凝土试样采用C50混凝土进行预制，长度位500mm，宽度为280mm，高度为100mm；微型光纤光栅应变传感器铠装光缆的直径为3mm，微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线和微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线的直径均为5mm；下剪切盒侧面开口的高度为8mm，宽度为8mm，距离下剪切盒底部20mm；

本发明自动化采集多功能混凝土试样表面应力数据的具体过程为：

第一步、将多功能混凝土试样两端侧面20mm以下，厚度为20mm的混凝土全部切割，形成多功能混凝土试样突出部位；

第二步、在多功能混凝土试样突出部位分别切割第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道和第三通道；

第三步、将多功能混凝土试样表面的微型光纤光栅应变传感器铠装光缆由第一凹槽送入第二通道并通过下剪切盒侧面开口引出；多功能混凝土试样表面的微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线由第二凹槽送入第二通道并通过下剪切盒侧面开口引出；多功能混凝土试样表面的微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线由第三凹槽送入第三通道并通过下剪切盒侧面开口引出；

第四步、用环氧树脂将第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一通道、第二通道、第三通道全部封装，其封装面均与多功能混凝土试样各面齐平；

第五步、将从下剪切盒侧面开口引出的微型光纤光栅应变传感器铠装光缆、微型硅压阻式土压力传感器屏蔽防水导线、微型硅压阻式孔隙水压力传感器屏蔽防水导线分别与传感信号综合同步解调仪连接，通过传感信号综合同步解调仪实现多功能混凝土试样表面的应力数据自动化采集。