CN110553919B - 一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，包括放置于承台上的拉拔箱，于拉拔箱的侧壁上开有横槽，土工格栅经横槽水平伸入拉拔箱内并将拉拔箱分隔成上腔和下腔，于上腔和下腔内分别填充满土料，于上腔的土料上端设有可转动的且底面平整光滑的刚性加载机构，于承台上构造有支撑架，于支撑架上悬挂有加压机构，加压机构的输出端竖直顶接于刚性加载机构的上端。本发明由于刚性加载机构可转动，避免采用气囊或水袋模拟柔性顶部边界试验过程中其在高压强下，超过气囊或水袋的极限承压值，出现被压爆的现象，且在模拟筋土界面特性的变化规律过程中更加精确，适用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔特性。
Description
技术领域
本发明属于土工合成材料拉拔试验装置技术领域，具体地说，涉及一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置。
背景技术
在土工格栅拉拔试验中，常采用刚性或柔性顶部边界条件施加竖向荷载。对于柔性顶部边界条件，现有的拉拔试验装置通常是在刚性加载板施加竖向荷载的基础下，以气囊或水袋这些柔性材料，将气囊或水袋放在刚性加载板下模拟柔性顶部边界，进行的拉拔试验探究。而气囊或水袋这种柔性材料具有强度低、刚度低的缺点，并且其底面留有充气口或进水口不平整，影响了筋土界面特性的变化规律。
发明内容
本发明提供一种解决土工格栅拉拔试验过程中气囊或水袋这种柔性材料具有强度、刚度低的缺点，并且其底面留有充气口或进水口不平整，影响了筋土界面特性的变化规律的用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，包括放置于承台上且上部开口的拉拔箱，于拉拔箱的侧壁上开有横槽，土工格栅经横槽水平伸入拉拔箱内并将拉拔箱分隔成上腔和下腔，于所述上腔和下腔内分别填充满土料，于上腔的土料上端设有可转动的且底面平整光滑的刚性加载机构，于所述承台上构造有支撑架，于支撑架上悬挂有加压机构，所述加压机构的输出端竖直顶接于所述刚性加载机构的上端。
进一步的，所述刚性加载机构包括水平放置于所述上腔的土料上端的刚性板，于所述刚性板上转动连接有一承压板，所述加压机构的输出端顶压于承压板的上端面上。
进一步的，于所述刚性板的上端面开有沿水平方向延伸的且横截面为圆弧形的沟槽，所述沟槽的延伸方向与土工格栅被水平拉拔的方向垂直，于所述承压板的下端构造有端部与沟槽适配的承接条，所述承接条的端部装配于沟槽内。
进一步的，所述承接条包括与承压板下端连接的连接条，和与连接条远离承压板一端连接转动条，所述连接条的厚度小于转动条的厚度。
进一步的，于所述刚性板沿土工格栅被拉拔方向的两端分别构造成倾斜面，且两倾斜面平行。
进一步的，两所述倾斜面的角度均为45°。
进一步的，所述支撑架具有位于所述拉拔箱正上方的第一横梁和位于第一横梁下方的第二横梁，所述加压机构安装于第一横梁上，其输出端穿经第二横梁并顶压于所述刚性加载机构上端。
进一步的，于所述第二横梁上构造有供所述加压机构的输出端穿经的导套。
进一步的，于所述加压机构的输出端的端部固设有连接板，所述连接板可拆卸连接一加载板，所述加载板水平顶压于所述刚性加载机构上端。
本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：通过夹具夹持土工格栅，对其进行水平拉拔，位于土工格栅上下两端的土料因土工格栅嵌固作用随土工格栅的移动而发生剪胀现象，位于土工格栅被拉拔一端的土料向上移动，而土工格栅另一端的土工填料向下移动，整体上使得土料发生转动，向上移动的土料会给上腔顶部边界加载板一个向上的力，刚性加载机构受到向上的力后可发生相应的转动，实现刚性加载机构随下部土料面一起转动，且刚性加载机构传递加压机构施加的竖向荷载；综上可知，由于刚性加载机构可转动，进而避免现有的采用气囊或水袋模拟柔性顶部边界试验过程中其在高压强下，超过气囊或水袋的极限承压值，会出现被压爆的现象发生；现有的试验装置需制作气囊或水袋，在制作气囊或水袋时，需留充气口或进水口，这样会造成柔性顶部边界的表面不平整，将气囊或水袋放置在刚性加载机构下时，必须将充气口或进水口朝下，并放进土料中，这样影响了柔性顶部边界条件筋土界面特性的变化规律，由于可转动的刚性加载机构的底面平整光滑，不会影响筋土界面特性的变化规律，进而使得本发明在模拟筋土界面特性的变化规律过程中更加精确。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的结构剖视图；
图3为本发明实施例承压单元的结构示意图；
图4为本发明实施例刚性板的结构示意图。
标注部件：1-承台，2-拉拔箱，3-横槽，4-刚性板，401-沟槽，5-承压单元，501-承压板，502-连接条，503-转动条，6-第一立柱，7-第二立柱，8-第一横梁，9-第二横梁，901-导套，10-液压缸，11-液压杆，12-连接板，13-加载板，14-土工格栅。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，如图1-2所示，包括承台1、拉拔箱2、土工格栅14、刚性加载机构、支撑架及加压机构，其中，拉拔箱2水平放置在承台1上，拉拔箱2的上部开口，即处于开放状态，在拉拔箱2的两个相对的侧壁上分别开有横槽3，两个横槽3相对设置，且横槽3的长度方向沿水平方向延伸，将拉拔箱2填充入土料直至横槽3处，将土工格栅14通过一横槽3水平伸入拉拔箱2内，且此时土工格栅14水平贴附在土料的上端端面上，之后，再对拉拔箱2进行填料，即将土料由拉拔箱2的上部填入，直至拉拔箱2填充满，且保证填料上部的平整，此时土工格栅14将拉拔箱2分隔成上腔和下腔，然后，将底面平整光滑的刚性加载机构安装在上腔的土料的上端端面上，支撑架构造在承台1上，加压机构悬挂在支撑架上并与其固定连接，加压机构的输出端竖直顶接在刚性加载机构的上端，加压机构的作用是为拉拔箱2内的土料提供竖向荷载。本发明的工作过程及原理为：调节加压机构的竖向荷载，通过夹具夹持土工格栅14，对其进行水平拉拔，位于土工格栅14上下两端的土料因土工格栅14嵌固作用随土工格栅14的移动而发生剪胀现象，位于土工格栅14被拉拔一端的土料向上转动，而土工格栅14另一端的土料向下移动，整体上使得土料发生转动，向上移动的土料会给上腔顶部边界加载板13一个向上的力，刚性加载机构受到向上的力后可发生相应的转动，实现刚性加载机构随下部填料面一起转动。本发明的优势在于：（1）、由于气囊或水袋在高压强下，超过气囊或水袋的极限承压值，会出现被压爆的现象，本发明可转动的刚性加载机构强度大，避免了此危险现象；（2）、气囊或水袋为柔性材料，多以橡胶材料制成，如果拉拔试验所采用的填料为碎砾石，在碎砾石因嵌固作用随土工格栅14被拉拔而发生位移的情况下，橡胶材料在多次试验过程中，材料表面会出现划痕而破坏的现象，可转动的刚性加载机构的刚度大，耐摩擦，使用寿命长；（3）、制作气囊或水袋时，需要留有充气口或进水口，这样势必会造成表面不平整，将气囊或水袋放置在刚性板4下时，必须将充气口或进水口朝下，并放进填料中，这样影响了柔性顶部边界条件筋土界面特性的变化规律，可转动的刚性加载机构的底面平整光滑，不会影响筋土界面特性的变化规律，使得本发明在模拟筋土界面特性的变化规律过程中更加精确。
作为本发明一个优选的实施例，如图3-4所示，刚性加载机构包括刚性板4和承压单元5，承压单元5包括承压板501，刚性板4水平放置在拉拔箱2上腔的土料的上端，承压板501与刚性板4转动连接并位于刚性板4的上方，加压机构的输出端顶压在承压板501的上端面上。刚性板4与承压板501具体的转动连接方式为：在刚性板4的上端面上开有沟槽401，该沟槽401沿水平方向延伸且其横截面为圆弧形，沟槽401的延伸方向与土工格栅14被水平拉拔的方向垂直。在承压板501的下端构造有端部与沟槽401适配的承接条，该承接条的端部装配在沟槽401内。承接条的具体结构为：如图3所示，承接条包括连接条502和转动条503，连接条502构造在承压板501的下端，转动条503构造在连接条502远离承压板501一端，且承压板501、连接条502和转动条503为一体成型的结构，其中，连接条502的厚度小于转动条503的厚度，其设置目的是使刚性板4绕转动条503的中线转动，连接条502预留了刚性板4的转动空间。
作为本发明一个优选的实施例，如图4所示，刚性板4的长和宽拉拔箱2内壁的尺寸相同，在刚性板4沿土工格栅14被拉拔方向的两端分别进行切边出来，进而构造成倾斜面，且两倾斜面平行，向上转动的土料会给顶部边界刚性板4一个向上的力，刚性板4受到向上的力后发生转动，倾斜面的设置是便于刚性加载板13随其下部土料面一起转动。该倾斜面的倾斜角度优选的为45°。
作为本发明一个优选的实施例，如图1所示，加压机构为液压缸10，液压缸10的液压杆11的端部固定安装有连接板12，该连接板12通过螺栓可拆卸连接一加载板13，加载板13在液压杆11的驱动下水平顶压在承压板501的上端，用于提供竖向荷载，试验过程中通过液压伺服方式控制液压缸10驱动液压杆11的施加竖向荷载的大小，由液压杆11将竖向荷载传递到加载板13。
作为本发明一个优选的实施例，如图1所示，支撑架包括第一横梁8、第二横梁9、两个第一立柱6和两个第二立柱7，两个第一立柱6分别安装在拉拔箱2两个相对侧处的承台1上，两个第二立柱7分别安装在拉拔箱2两个相对侧处的承台1上并位于两个第一立柱6之间，第一横梁8位于拉拔箱2正上方，第二横梁9位于第一横梁8的下方并位于拉拔箱2的正上方，液压缸10固定安装在第一横梁8上，其液压杆11穿经第二横梁9并通过加载板13顶压在刚性加载机构上端。本实施例为了提高液压杆11的导向的精确度，以避免出现轻微的偏移，在第二横梁9上构造有液压杆11穿过的导套901，导套901与液压杆11的轴线重合。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，其特征在于：包括放置于承台上且上部开口的拉拔箱，于拉拔箱的侧壁上开有横槽，土工格栅经横槽水平伸入拉拔箱内并将拉拔箱分隔成上腔和下腔，于所述上腔和下腔内分别填充满土料，于上腔的土料上端设有可转动的且底面平整光滑的刚性加载机构，于所述承台上构造有支撑架，于支撑架上悬挂有加压机构，所述加压机构的输出端竖直顶接于所述刚性加载机构的上端；
所述刚性加载机构包括水平放置于所述上腔的土料上端的刚性板，于所述刚性板上转动连接有一承压板，所述加压机构的输出端顶压于承压板的上端面上；
于所述刚性板的上端面开有沿水平方向延伸的且横截面为圆弧形的沟槽，所述沟槽的延伸方向与土工格栅被水平拉拔的方向垂直，于所述承压板的下端构造有端部与沟槽适配的承接条，所述承接条的端部装配于沟槽内；
所述承接条包括与承压板下端连接的连接条，和与连接条远离承压板一端连接转动条，所述连接条的厚度小于转动条的厚度；
所述承压板、连接条和转动条为一体成型的结构，所述连接条预留了刚性板的转动空间。
2.根据权利要求1所述的一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，其特征在于：于所述刚性板沿土工格栅被拉拔方向的两端分别构造成倾斜面，且两倾斜面平行。
3.根据权利要求2所述的一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，其特征在于：两所述倾斜面的角度均为45°。
4.根据权利要求1所述的一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，其特征在于：所述支撑架具有位于所述拉拔箱正上方的第一横梁和位于第一横梁下方的第二横梁，所述加压机构安装于第一横梁上，其输出端穿经第二横梁并顶压于所述刚性加载机构上端。
5.根据权利要求4所述的一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，其特征在于：于所述第二横梁上构造有供所述加压机构的输出端穿经的导套。
6.根据权利要求1所述的一种用于模拟柔性顶部边界的土工格栅拉拔试验装置，其特征在于：于所述加压机构的输出端的端部固设有连接板，所述连接板可拆卸连接一加载板，所述加载板水平顶压于所述刚性加载机构上端。
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