CN106989998A - 一种混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土联锁块应力应变检测加载装置及方法，它由测控操作台和加载台两部分组成，两者通过线缆连接；测控操作台部分包括：笔记本电脑、静态应变采集仪、传感器显示控制仪。加载台部分包括：混凝土联锁块、水平固定平台、水平支撑杆架、千分表、应变片、千斤顶反力架、限位板、限位螺栓、加载及传感装置，所述加载及传感装置包括高强度钢片、自动找平垫片、压力传感器、防滑垫片、液压千斤顶、手动液压泵、液压管。该装置通过对混凝土联锁块的竖向加载，可以实时掌握竖向荷载作用下混凝土联锁块所受应力与联锁块底部应变以及整体上升位移的对应关系，混凝土联锁块调整更换简单灵活，测试效率高，并且便于对数据进行保存管理。

Description

一种混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土联锁块的加载装置，尤其涉及一种对混凝土联锁块嵌 锁性能测试的装置，属于联锁块性能检测技术领域。

背景技术

自20世纪80年代，混凝土联锁块引入我国，逐渐在人行道、水库、内河航 道、港区堆场等基础建设中推广使用，同时在防护河坡工程、水土保持工程中取 得了较为显著的成果。混凝土联锁块主要具有以下优点：1)混凝土联锁块的施 工工艺和质量控制较为简单，避免了现浇混凝土面层需要大量机械设备和养护复 杂的情况。2)现浇混凝土面层在受到较大荷载和温度影响下，易产生裂纹、折断 和隆起等现象。而混凝土联锁块对承载力和温度应力的适应性较强。3)混凝土 联锁块块体的形状较为特殊，且由于块体缝隙间进行填砂处理，使得联锁块之间 的咬合力和整体性较好。4)混凝土联锁块对软土地基和高回填地基适应性强， 不会出现单体沉降和局部沉降的情况。5)混凝土联锁块在铺设过程中施工速度快，便于局部调整维修，经济效益明显。

嵌锁性能是混凝土联锁块设计的重要指标之一，对于混凝土联锁块整体铺设 性能、承载力和对地基适应性等诸多性能有着很大的关联，因此对于混凝土联锁 块的设计评价需要前面的嵌锁性能测试。通常混凝土联锁块的不同主要体现在块 体各侧面的突出结构，故而不同的方向连接强度、嵌锁性能差别较大。如果不能 准确的掌握混凝土联锁块的嵌锁数据指标，在应用中遭遇暴雨冲刷、地基沉降或 者强船行波的拍打易于相互脱离，影响铺设效果。

目前，混凝土联锁块在荷载作用下的嵌锁性能测试是使用比较基本原始的方 式，在操作便利性、测试效率和加载准确可靠性、加载作用下块体各部位应力应 变及位移对应关系等方面均有一定的局限性，不能得到准确的试验测试数据，影 响各类型联锁块的正确使用。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，发明了一种混凝土联锁块 嵌锁性能检测的加载装置，它不但能用于特定位置特定荷载作用下多块混凝土联 锁块铺设情况下整体嵌锁性能的反映，还可准确测量出混凝土联锁块块体中各部 位应力应变及位移变化的对应关系，而且可保证标定精度，并对性能数据进行保 存管理。通过静态应变采集仪、传感器显示控制仪、千分表，采集反映混凝土联 锁块应力应变及位移数据，实现混凝土联锁块测试功能，解决现有混凝土联锁块 测试工作繁琐、测试过程劳动强度大、测试结果不够精确的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所提供了一种混凝土联锁块嵌锁性能检测的 加载装置，包括混凝土联锁块加载平台、测试操作平台以及加载传感装置，所述 的混凝土联锁块加载平台包括一个支撑架，在所述的支撑架的顶部设有一个矩形 的水平固定平台，水平固定平台的底部开设一个方形孔，水平固定平台的四个侧 面各设有一个平台边框挡板；其中两个相对的平台边框挡板内部设有长条状限位 板，所述的长条状限位板通过穿过平台边框挡板的螺栓调整其位置；另外两个相 对的平台边框挡板内部设有工字型限位板和块状限位板；每个工字型限位板和块 状限位板均通过一个螺栓调整其位置；在所述方形孔的下方设有对混凝土联锁块 进行载荷加载的加载传感装置；所述的加载传感装置以及设置在混凝土联锁块上 的应变片与测试操作平台相连。

进一步的，所述的加载传感装置包括液压泵，所述的液压泵与液压千斤顶相 连，所述的液压千斤顶的活塞上连接有压力传感器，活塞输出端设有高强度钢片 和自动找平垫片。

所述的自动找平垫片顶部为半球形，联锁块抬升过程中会出现倾角，垫片避 免了液压千斤顶的倾斜。

在压力传感器与液压千斤顶之间设有防滑垫片，该防滑垫片可以防止卸载时 压力传感器与液压千斤顶之间的滑移。

进一步的，所述的测试操作平台包括一个计算机控制器，静态应变采集仪和 传感器显示控制仪，所述的静态应变采集仪和应变片相连，所述的传感器显示控 制仪与压力传感器相连，所述的静态应变采集仪和传感器显示控制仪与所述的控 制器相连。

进一步的，在两个所述的平台边框挡板内侧各设有两个工字型限位板和一个 块状限位板，其中块状限位板位于两个工字型限位板之间。

进一步的，位于两个平台边框挡板内侧的工字型限位板和块状限位板相互对 称。

进一步的，在所述的水平固定平台上面的平行于X轴上设有四条水平支撑杆 架，在该支撑杆架上固定有多个千分表，将千分表的测头放在每个试块的四个边 角上，测试试块边角的隆起高度，以此反映试块的整体位移。

进一步的，所述的矩形的水平固定平台为一个厚度为12mm的钢板，通过工 艺保证其平整度，避免出现混凝土块摆放不平的问题。

进一步的，所述的平台边框挡板为高200mm的槽钢，可以满足大部分联锁块 的厚度要求，平台边框挡板上设置有螺纹开孔，开孔处另有加肋板保证其强度， 通过螺纹末端的长条状限位板及块状限位板固定试块；平台底部有放置液压千斤 顶的反力架，反力架使用了两根槽钢加固，焊接有15mm厚的钢板，保证了受力 强度。

上述装置具体的实验方法如下：

步骤1：选择一块混凝土联锁块作为中心试块，分析紧密铺设的联锁块在荷 载作用下中心试块所受应力及应变较大的部位，在该部位均匀涂抹薄薄的一层环 氧树脂，等环氧树脂风干之后用细砂纸按45度方向打磨，目的在于增大试块与 应变片的摩擦力；将应变片粘在环氧树脂面层上，然后通过焊接将应变片与排线 连接，排线的另一端连接静态应变采集仪；

步骤2：首先加载千斤顶，将千斤顶上面的压力传感器顶部上升到与水平固 定平台同等的高度，然后将混凝土联锁块依次放置在水平固定平台上，且千斤顶 的活塞顶部正对所述的方形孔；

将试块依次布置好以后，首先在平行于X方向上的两侧紧贴着试块放置长条 状限位板，然后拧紧限位螺栓，然后在平行于Y方向上的两侧紧贴着试块放置工 字型限位板和块状限位板，然后拧紧限位螺栓，以此起到固定试块的作用。固定 好试块之后，由于试块之间已经有了嵌锁作用，此时将千斤顶卸载，使千斤顶上 面的压力传感器与试块脱离，模拟自然嵌锁状态。

在水平固定平台上面的平行于X轴上的四条水平支撑杆架上固定多个千分 表，将千分表的测头放在每个试块的四个边角上，测试试块边角的隆起高度，以 此反映试块的整体位移。

步骤3：通过液压泵为加载装置提供模拟荷载，荷载的模拟通过液压千斤顶 传递到被测混凝土联锁块试块，通过被测试块下部的压力传感器获得液压千斤顶 加载的模拟荷载信息，通过静态应变采集仪和试验前贴在试块各部位的应变片获 得被测试块的应力应变信息，通过固定在实验平台横杆上的千分表获得被测试块 的位移变化信息，从而得到被测混凝土联锁块的嵌锁性能。

本发明的显著效果是：

该装置使用手动液压泵，通过液压千斤顶对混凝土联锁块施加竖向加载，观 察传感器显示控制仪和千分表以及笔记本电脑显示的静态应变采集仪获取的数 据，可以实时掌握竖向荷载作用下混凝土联锁块所受应力与联锁块底部应变以及 整体上升位移的对应关系，混凝土联锁块调整更换简单灵活，测试效率高，并且 便于对数据进行保存管理。该装置具有适用范围广，操作方便、结构简单、测试 结果稳定可靠等特点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请 的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1 整体装置的示意图；

图2试验操作平台以及加载及传感装置安装在一起后的示意图；

图3加载及传感装置的示意图；

图4试验操作平台的示意图；

图5试验时，安装试块后的俯视图；

图中：1平台边框挡板、2水平固定平台、3限位螺栓、4支撑架、5工字型限位板、6块状限位板、7水平支撑杆架、8长条状限位板、9加肋板、10千斤顶反力架、11液压管、12手动液压泵、 13高强度钢片、14自动找平垫片、15压力传感器、16防滑垫片、17液压千斤顶。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普 通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限 制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出， 否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使 用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件 和/或它们的组合。

结合技术方案和附图(图1、图2、图3、图4)详细说明本发明的具体实 施方式：本发明公开的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，它由测控操作台、 试验操作平台和加载及传感装置组成：

所述的测控操作台部分包括：笔记本电脑、静态应变采集仪、传感器显示控 制仪；所述的静态应变采集仪和应变片相连，所述的传感器显示控制仪与压力传 感器相连，所述的静态应变采集仪和传感器显示控制仪与所述的控制器相连。

所述的试验操作平台部分包括：平台边框挡板1、水平固定平台2、支撑架 4、水平支撑杆架7、千斤顶反力架10、工字型限位板5、长条状限位板8、块状 限位板6、限位螺栓3、加肋板9、千分表。

所述的加载及传感装置部分包括：高强度钢片13、自动找平垫片14、压力 传感器15、防滑垫片16、液压千斤顶17、手动液压泵12、液压管11。其中粘 附在混凝土联锁块上的应变片(BX120-50AA)通过排线与静态应变采集仪连接， 静态应变采集仪与笔记本电脑相连，进而储存处理数据。

装置中的试验平台为定制。平台上部放置联锁混凝土块，试块之下为12mm 厚的钢板，并通过工艺保证其平整度，避免出现混凝土块摆放不平的问题；上部 平台边框挡板1为高200mm的槽钢，可以满足大部分联锁块的厚度要求，平台边 框挡板1设置有螺纹开孔，开孔处另有加肋板9保证其强度，通过螺纹末端的长 条状限位板8及块状限位板6固定试块；平台底部有放置液压千斤顶17的反力 架10，反力架10使用了两根槽钢加固，焊接有15mm厚的钢板，保证了受力强 度。

长条状限位板8尺寸为1290mm×200mm×20mm，块状限位板6尺寸为 250mm×200mm×20mm，制造材料为钢板，在载荷作用下混凝土联锁块之间发生嵌 锁作用相互挤压时可以保证使用刚度。

在开孔内放置限位螺栓3，通过拧紧放松限位螺栓3控制螺纹末端的限位板 固定试块，以此模拟工程实际铺设过程中混凝土联锁块之间相互接触的状态；

试验平台在边框焊接水平支撑杆架7，支撑杆架高度150mm，杆架可以拆卸， 便于混凝土联锁块的更换和放置。杆架用于固定千分表，用于测量荷载作用下混 凝土联锁块的位移。

试验平台底部安装四个脚轮，由于试验加载台架由钢板焊接而成，整体质量 较大，移动困难，因此安装脚轮便于试验台架整体移动。

在两个所述的平台边框挡板内侧各设有两个工字型限位板5和一个块状限 位板6，其中块状限位板6位于两个工字型限位板5之间。

位于两个平台边框挡板内侧的工字型限位板和块状限位板相互对称。

反力架上部由下到上依次放置液压千斤顶17、防滑垫片16、压力传感器15、 自动找平垫片14、高强度钢片13。液压千斤顶17为10t，行程150mm；防滑垫 片16可以防止卸载时压力传感器15与液压千斤顶17之间的滑移；自动找平垫 片14底部为水平面、顶部为弧形面，联锁块抬升过程中会出现倾角，自动找平 垫片14的设置避免了抬升过程中液压千斤顶17的倾斜导致实验结果被影响；最 上部高强度钢片13直接和联锁块接触，可以使压力均匀分布。高强度钢片13 直接和联锁块接触，可以使压力均匀分布；液压千斤顶17为20t，行程200mm。 手动液压泵12通过液压管11与液压千斤顶17相连接。

具体的实验方法如下：

1：选择一块优质的混凝土联锁块作为中心试块，分析紧密铺设的联锁块在 荷载作用下中心试块所受应力及应变较大的部位，在该部位均匀涂抹薄薄的一层 环氧树脂，等环氧树脂风干之后用细砂纸按45度方向打磨，目的在于增大试块 与应变片(BX120-50AA)的摩擦力。用速干胶将应变片粘在环氧树脂面层上，然 后通过焊接将应变片与排线连接，排线的另一端连接静态应变采集仪，便于获取 采集数据。

2：在水平固定平台2上按照工程实际方法布置优选的混凝土联锁块试块， 将粘附有应变片的中心试块放在混凝土联锁块的中间，试验过程中直接加载在该 中心试块上。布置过程中首先加载千斤顶，将千斤顶上面的压力传感器15顶部 上升到与水平固定平台2同等的高度，然后将混凝土联锁块依次放置在水平固定 平台2上，注意在布置过程中尽量减小试块之间的距离。将试块依次布置好以后， 首先在平行于X方向上的两侧紧贴着试块放置长条状限位板8，然后拧紧限位螺 栓3，然后在平行于Y方向上的两侧紧贴着试块放置工字型限位板5和块状限位 板6，然后拧紧限位螺栓3，以此起到固定试块的作用。固定好试块之后，由于 试块之间已经有了嵌锁作用，此时可以将千斤顶卸载，使千斤顶上面的压力传感 器15与试块脱离，模拟自然嵌锁状态。在水平固定平台2上面的平行于X轴上 的四条水平支撑杆架7上固定20个千分表，将千分表的测头放在每个试块的四 个边角上，测试试块边角的隆起高度，以此反映试块的整体位移。

3：通过手动液压泵12为加载装置提供模拟荷载，荷载的模拟通过液压千斤 顶17传递到被测混凝土联锁块试块，通过被测试块下部的压力传感器15获得液 压千斤顶17加载的模拟荷载信息，通过静态应变采集仪和试验前贴在试块各部 位的应变片获得被测试块的应力应变信息，通过固定在实验平台横杆上的千分表 获得被测试块的位移变化信息，从而得到被测混凝土联锁块的嵌锁性能。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

该装置使用手动液压泵，通过液压千斤顶对混凝土联锁块施加竖向加载，观 察传感器显示控制仪和千分表以及笔记本电脑显示的静态应变采集仪获取的数 据，可以实时掌握竖向荷载作用下混凝土联锁块所受应力与联锁块底部应变以及 整体上升位移的对应关系，混凝土联锁块调整更换简单灵活，测试效率高，并且 便于对数据进行保存管理。该装置具有适用范围广，操作方便、结构简单、测试 结果稳定可靠等特点。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明 保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上， 本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明 的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，包括混凝土联锁块加载平台、测试操作平台以及加载传感装置，所述的混凝土联锁块加载平台包括一个支撑架，在所述的支撑架的顶部设有一个矩形的水平固定平台，水平固定平台的底部开设一个方形孔，水平固定平台的四个侧面各设有一个平台边框挡板；其中两个相对的平台边框挡板内部设有长条状限位板，所述的长条状限位板通过穿过平台边框挡板的螺栓调整其位置；另外两个相对的平台边框挡板内部设有工字型限位板和块状限位板；每个工字型限位板和块状限位板均通过一个螺栓调整其位置；在所述方形孔的下方设有对混凝土联锁块进行载荷加载的加载传感装置；所述的加载传感装置以及设置在混凝土联锁块上的应变片与测试操作平台相连。

2.如权利要求1所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，所述的加载传感装置包括液压泵，所述的液压泵与液压千斤顶相连，所述的液压千斤顶的活塞上连接有压力传感器，活塞输出端设有高强度钢片和自动找平垫片。

3.如权利要求2所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，所述的自动找平垫片顶部为半球形。

4.如权利要求2所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，在压力传感器与液压千斤顶之间设有防滑垫片。

5.如权利要求1所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，所述的测试操作平台包括一个计算机控制器，静态应变采集仪和传感器显示控制仪，所述的静态应变采集仪和应变片相连，所述的传感器显示控制仪与压力传感器相连，所述的静态应变采集仪和传感器显示控制仪与所述的控制器相连。

6.如权利要求1所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，在两个所述的平台边框挡板内侧各设有两个工字型限位板和一个块状限位板，其中块状限位板位于两个工字型限位板之间。

7.如权利要求6所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，在所述的测试操作平台的底部安装四个便于其移动的脚轮。

8.如权利要求6所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，在所述的水平固定平台上面的平行于X轴上设有水平支撑杆架，在该支撑杆架上固定有多个千分表，将千分表的测头放在每个试块的四个边角上，测试试块边角的隆起高度，以此反映试块的整体位移。

9.如权利要求6所述的混凝土联锁块嵌锁性能检测的加载装置，其特征在于，在所述的水平固定平台底部有放置液压千斤顶的反力架，反力架采用两根槽钢加固。

10.利用权利要求1-9任一所述的装置进行实验的方法，其特征在于，

步骤1：选择一块混凝土联锁块作为中心试块，分析紧密铺设的联锁块在荷载作用下中心试块所受应力及应变较大的部位，在该部位均匀涂抹薄薄的一层环氧树脂，等环氧树脂风干之后用细砂纸按45度方向打磨，目的在于增大试块与应变片的摩擦力；将应变片粘在环氧树脂面层上，然后通过焊接将应变片与排线连接，排线的另一端连接静态应变采集仪；

步骤2：首先加载千斤顶，将千斤顶上面的压力传感器顶部上升到与水平固定平台同等的高度，然后将混凝土联锁块依次放置在水平固定平台上，且千斤顶的活塞顶部正对所述的方形孔；

将试块依次布置好以后，首先在平行于X方向上的两侧紧贴着试块放置长条状限位板，然后拧紧限位螺栓，然后在平行于Y方向上的两侧紧贴着试块放置工字型限位板和块状限位板，然后拧紧限位螺栓，以此起到固定试块的作用；固定好试块之后，由于试块之间已经有了嵌锁作用，此时将千斤顶卸载，使千斤顶上面的压力传感器与试块脱离，模拟自然嵌锁状态；

在水平固定平台上面的平行于X轴上的四条水平支撑杆架上固定多个千分表，将千分表的测头放在每个试块的四个边角上，测试试块边角的隆起高度，以此反映试块的整体位移；

步骤3：通过液压泵为加载装置提供模拟荷载，荷载的模拟通过液压千斤顶传递到被测混凝土联锁块试块，通过被测试块下部的压力传感器获得液压千斤顶加载的模拟荷载信息，通过静态应变采集仪和试验前贴在试块各部位的应变片获得被测试块的应力应变信息，通过固定在实验平台横杆上的千分表获得被测试块的位移变化信息，从而得到被测混凝土联锁块的嵌锁性能。