CN106840894A - 一种固结加载装置 - Google Patents

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木林隆
黄茂松
梁发云
李偲
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Tongji University
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Abstract

本发明涉及一种固结加载装置，包括模型箱(1)、千斤顶(2)、竖向传力杆(3)、隔板(4)、活塞(5)及加载盖板(6)，所述的模型箱(1)顶部开口，所述的隔板(4)设有两块，竖向放置于模型箱(1)内，将模型箱(1)分成三个空腔，中间空腔的前后壁上设有排水孔(7)，所述的活塞(5)放置于中间的空腔中，其顶端连接加载盖板(6)，所述的竖向传力杆(3)置于左右两侧的空腔中，其下端连接千斤顶(2)，上端连接加载盖板(6)。与现有技术相比，本发明具有成本低、试验效果好等优点。

Description

一种固结加载装置
技术领域
本发明属于土力学领域，尤其是涉及一种固结加载装置。
背景技术
现代的建筑工程愈来愈多样化、复杂化、大型化.房屋从一般楼房发展到多层、高层、超高层；交通设施由普通公路、铁路发展为高速公路、高速铁路；土石坝的高度已由几十米发展到百米级、二百米级，乃至三百米级；桥梁、码头、机场也愈来愈大；此外还有大型的地下工程.这些都对土力学学科提出了更高的要求，从而大大刺激了学科的迅速发展。
土工实验是推动土力学学科理论研究与发展不可或缺的一个部分。在实际的工程实践中，土工试验设备以及实验技术是确保试验结果准确性的前提和关键，目前我国国内的土木试验中仍存在诸多不足之处，比如试验设备成本昂贵，操作复杂等等。
固结试验是土工试验中用于测定土体在外力作用下排水排气、气泡压缩性质的一种测试方法。常用的室内固结试验仪器设备有一般压缩固结仪有杠杆式、磅秤式、气压式三种。杠杆式压缩仪是用砝码通过杠杆加压，压力仅为0.4～0.6MPa，基本上能满足一般工程要求，且数台仪器可装在一个试验台架上,占地面积小，便于管理，目前被广泛采用。磅秤式压缩仪是通过带有加压框架的磅秤施加压力,仪器压力可达5Mpa，适用于较大工程，可以用来测定压缩指数和前期固结压力、固结系数等指标。气压式压缩仪是通过空气压缩机来施加压力的，加压范围大，适用于各类工程，但后两者造价昂贵。因此，发明一种既能提供较高压力范围，并且成本较低，操作简单的新型固结装置是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、加压范围大、简单实用、固结效果好的固结加载装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种固结加载装置，包括模型箱、千斤顶、竖向传力杆、隔板、活塞及加载盖板，所述的模型箱顶部开口，所述的隔板设有两块，竖向放置于模型箱内，并通过螺栓与模型箱底部连接，将模型箱分成三个空腔，中间空腔的前后壁上设有排水孔，所述的活塞放置于中间的空腔中，其顶端连接加载盖板，所述的竖向传力杆置于左右两侧的空腔中，其下端通过螺栓连接千斤顶，上端通过螺栓连接加载盖板；
使用时，在中间空腔中填充试验土体，千斤顶通过竖向传力杆给加载盖板施加竖向拉力，进而使活塞给试验土体施加竖向高压荷载，使试验土体迅速固结并通过排水孔排水，完成固结试验。
所述的模型箱由有机玻璃板密封而成。
所述的模型箱四周设有加固钢板，用于加固模型箱。
所述的千斤顶设有4个，放置于模型箱内的四个角落，所述的竖向传力杆设有4个，每个竖向传力杆的下端分别与每个千斤顶连接，用于传递千斤顶施加给加载盖板的竖向拉力，该竖向传力杆强度应足够大，保证千斤顶给加载盖板施加拉力时，不产生偏斜。
所述的千斤顶为超高压同步千斤顶，行程均为600mm，最大加载级别均为10吨，最大拉力加载级别均为5吨。
所述的千斤顶上套有金属罩壳，保证千斤顶不受化学腐蚀，延长使用寿命。所述的金属罩壳优选为铝合金材质。
所述的两块隔板关于模型箱的垂直中心线对称设置。
所述的千斤顶通过液压分配阀和高压油管连接电动泵站，所述的液压分配阀分配电动泵站传递过来的油压，油压通过高压油管传递至千斤顶，带动千斤顶上下运动。
所述的的竖向传力杆和加载盖板均由钢材制成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用4个超高压同步千斤顶同时给试验土施加压力，固结压力大、速度快，适用于竖向荷载下的固结作用；
(2)本发明通过加载盖板对模型箱中的试验土体施加竖向高压荷载，使模型箱中的土体迅速排水，通过模型箱前后壁安装的多个排水通道排出，可同时利用其它水压测量仪器测量水压；
(3)本发明的模型箱采用有机玻璃体制成，四周设置加固钢板，防水性能好，结构稳定；
(4)本发明的竖向传力杆由钢结构制成，强度大，能够保证超高压同步千斤顶在加载过程中不产生偏斜；
(5)本发明装置结构简单、性能好。
附图说明
图1为本申请一种固结加载装置的主视图；
图2为本申请一种固结加载装置的侧视图；
图3为本申请一种固结加载装置的模型箱的俯视图；
图4为本申请一种固结加载装置的加载盖板的俯视图；
图中标识为：1模型箱，2千斤顶，3竖向传力杆，4隔板，5活塞，6加载盖板，7排水孔，8螺栓，9金属罩壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1—4所示，一种固结加载装置，包括模型箱1、千斤顶2、竖向传力杆3、隔板4、活塞5及加载盖板6，所述的模型箱1由有机玻璃板密封而成,顶部开口，四周设有由槽钢制成的加固钢板，用于加固模型箱1；所述的隔板4设有两块，竖向放置并与模型箱1底部连接，且关于模型箱的垂直中心线对称设置，将模型箱1分成三个空腔，中间空腔的前后壁上设有排水孔7，所述的活塞5放置于中间的空腔中，其顶端连接由钢材制成的加载盖板6，所述的千斤顶2为超高压同步千斤顶(行程均为600mm，最大加载级别均为10吨，最大拉力加载级别均为5吨)，设有4个，放置于模型箱1内的四个角落，所述的竖向传力杆3由钢材制成，设有4个，每两个置于左右两侧的空腔中，每个竖向传力杆3的下端分别与每个千斤顶2连接，上端通过螺栓8连接加载盖板6，用于传递千斤顶2施加给加载盖板6的竖向拉力，该竖向传力杆3强度应足够大，保证千斤顶2给加载盖板6施加拉力时，不产生偏斜。
所述的千斤顶2上套有铝合金制成的金属罩壳9为，保证千斤顶2不受化学腐蚀，延长使用寿命。
所述的千斤顶2通过液压分配阀和高压油管连接电动泵站，所述的液压分配阀分配电动泵站传递过来的油压，油压通过高压油管传递至千斤顶2，带动千斤顶2上下运动。
本实施例中，有机玻璃板厚度为12mm，模型箱1总长为800mm，高为1600mm，宽为800mm，隔板4厚度为10mm，中间空腔的长度为400mm，隔板4由Q345钢；加固钢板的宽度为800mm，厚度为10mm，由Q235钢制成；活塞5是由Q345钢制成的钢板拼接而成的中空结构，其侧面钢板尺寸为800mm×756mm×10mm，底部钢板尺寸为756mm×400mm×10mm。加载盖板6由Q345钢制成，长为800mm，宽为800mm，厚为10mm；金属罩壳9尺寸为110mm×110mm×200mm，采用铝合金材质；竖向传力杆3直径48mm，采用Q345钢。
本装置的工作过程具体如下：在模型箱1中间空腔中装填试验用土体，通过电动泵站使四台千斤顶2同时施加竖向拉力，将拉力通过连接千斤顶2与加载盖板6的四根竖向传力杆3传递至加载盖板6，通过加载盖板6来对模型箱1中的试验用土体施加同步竖向高压荷载，使模型箱1中的试验用土体迅速固结并通过模型箱1前后壁安装的多个排水孔7排出，可同时利用其他水压测量仪器测量其水压，完成固结试验。
实施例2
本实施例中，金属罩壳9由不锈钢制成，其余同实施例1。

Claims (9)

1.一种固结加载装置，其特征在于，包括模型箱(1)、千斤顶(2)、竖向传力杆(3)、隔板(4)、活塞(5)及加载盖板(6)，所述的模型箱(1)顶部开口，所述的隔板(4)设有两块，竖向放置于模型箱(1)内，将模型箱(1)分成三个空腔，中间空腔的前后壁上设有排水孔(7)，所述的活塞(5)放置于中间的空腔中，其顶端连接加载盖板(6)，所述的竖向传力杆(3)置于左右两侧的空腔中，其下端连接千斤顶(2)，上端连接加载盖板(6)；
使用时，在中间空腔中填充试验土体，千斤顶(2)通过竖向传力杆(3)给加载盖板(6)施加竖向拉力，进而使活塞(5)给试验土体施加竖向高压荷载，使试验土体迅速固结并通过排水孔(7)排水，完成固结试验。
2.根据权利要求1所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的模型箱(1)由有机玻璃板密封而成。
3.根据权利要求1所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的模型箱(1)四周设有加固钢板。
4.根据权利要求1所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的千斤顶(2)设有4个，放置于模型箱(1)内的四个角落，所述的竖向传力杆(3)设有4个，每个竖向传力杆(3)的下端分别与每个千斤顶(2)连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的千斤顶(2)为超高压同步千斤顶。
6.根据权利要求1或4所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的千斤顶(2)上套有金属罩壳(9)。
7.根据权利要求1所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的两块隔板(4)关于模型箱的垂直中心线对称设置。
8.根据权利要求1所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的千斤顶(2)通过液压分配阀和高压油管连接电动泵站，所述的电动泵站带动千斤顶(2)上下运动。
9.根据权利要求1所述的一种固结加载装置，其特征在于，所述的的竖向传力杆(3)和加载盖板(6)均由钢材制成。
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