CN110779484A - 一种室内小型模型试验用高精度多点位移计、室内小型模型试验装置、使用方法 - Google Patents
一种室内小型模型试验用高精度多点位移计、室内小型模型试验装置、使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种室内小型模型试验用高精度多点位移计、室内小型模型试验装置、使用方法;属于岩土材料内部位移监测领域;其包括:小型位移基点(5)、变位引线装置(16)、重锤(17)、可伸缩支架(45)和推杆式位移计固定平台(29);其中,小型位移基点(5)包括:基体(1)、M形防陷钩爪(2)、测线(3)和引线盘(4)、位移测孔(7),M形防陷钩爪(2)插入基体(1)中,测线(3)穿过引线盘(4)拉出位移测孔(7);本发明公开的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计、室内小型模型试验装置、使用方法,能够有效的用于室内小型模型试验监测位移,弥补了相关领域的空白。
Description
技术领域
本发明涉及岩土材料内部位移监测领域,尤其涉及一种室内小型模型试验用高精度多点位移计、室内小型模型试验装置、使用方法。
背景技术
多点位移计适用于长期埋设在土坝、土坡、边坡、隧道、地基等构筑物中,测量其内部深层多部位的位移情况,由于其安装简便、测试结果可靠,在各监测工程中得到了广泛的应用。
诸多学者也对多点位移计进行了研发改进,如河南理工大学的邹正盛老师在CN109931847 A给出了一种多点位移计,其方案是:导轨左端连接在多点位移计上,锤室、力标识室滑动设置在导轨上,锤室用于容纳多点位移计的小锤,锤室的左端设有读数基准线,力标识室连接在锤室的右端,力标识室内设有弹簧,其左侧挡板上连接有力基准片,弹簧一端与力标识室的左侧挡板固定,另一端连接一活动挡板,活动挡板上连接有拉力标识片;拉杆与活动挡板连接;定位装置用于控制拉杆沿导轨轴向方向移动和停止。该装置用于消除测读人员因钢尺方向控制和位移传递线拉紧程度的差异引起的测读误差。
又如中国科学院武汉岩土力学研究所的康永水老师,在CN106767662A给出了一种多点位移计,其包括设置在钻孔内不同深度的若干个测点固定块,测点固定块内部设置测线通孔,测点固定块的中部的外周为锚固部,锚固部周向嵌入设置若干个锚固钉,测线一端固定于测线通孔的中部位置,钻孔的孔口处安装读数仪,读数仪其中的一个臂固定在钻孔的孔口,另一个臂设置有透明的保护外壳,保护外壳上设置有刻度板和恒阻器,恒阻器通过紧固件将测线压在保护外壳上,测线上设置有卡标。该发明可快速直观读取数据,快速直观的获取围岩深部变形信息;测点由树脂锚固,牢固可靠,不松动,测试数据准确可靠,成本低廉;对安装孔要求低,普通锚索钻机造孔即可,造孔迅速成本低;无电路,更适用于煤矿井下环境。
然而,上述位移计均是用于现场实际。
但是,对于大型工程,做现场原位试验往往花费巨大,因此大多时候需要依据相似 理论将实际工程按照一定的比例进行折减,在室内按比例建立小型的相似模型去研究具体 的工程问题。对于建立的小型相似模型,如果需要监测模型内部的变形,使用多点位移计会有较佳的效果。目前,用于现场测试的多点位移计体积较大,无法用于室内小型模型试验。
对于目前常见的光栅式多点位移计一方面与之相配的成套设备造价昂贵,且操作流程繁琐,不易推广普及;另一方面,光栅式多点位移计极易受到温度、光源、震动和封装方式等因素的干扰,测试精度难以得到保障,此外,受传感器尺寸的限制难以将多点位移计做到小型化,无法满足室内小比尺模型试验的测试需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明专利提供一种室内小型模型试验用高精度多点位移计、室内小型模型试验装置、使用方法。
为实现上述目的,采用如下技术方案:
一种用于室内小型模型试验的高精度小型多点位移计,包括:小型位移基点(5)、变位引线装置(16)、重锤(17)、可伸缩支架(45)和推杆式位移计固定平台(29);
其中,小型位移基点(5)包括:基体(1)、M形防陷钩爪(2)、测线(3)和引线盘(4)、位移测孔(7),M形防陷钩爪(2)插入基体(1)中,测线(3)穿过引线盘(4)拉出位移测孔(7);
其中,变位引线装置(16)包括:滑轮(8)、调角双扣(15);
其中,所述测线(3)的一端系在所述M形防陷钩爪(2)的内侧横杆上,然后穿过滑轮(8)进而另一端拴住所述重锤(17),测线(3)悬挂于所述变位引线装置的滑轮(8)上(初始条件下,测线(3)预先拉紧,即预先张拉);
其中,所述变位引线装置(16)与可伸缩支架(45)之间通过调角双扣(15)连接。
其中,推杆式位移计固定平台(29)包括:推杆式位移计插槽(19);
所述推杆式位移计插槽(19)中放置推杆式位移计(18);推杆式位移计(18)的上部为推杆式位移计侧杆;
所述重锤(17)悬吊在推杆式位移计(18)正上方,并与推杆式位移计(18)测杆的顶部接触。
进一步,在基体(1)上插入两对M形防陷钩爪(2);两对M形防陷钩爪(2)相互垂直;通过调节M形防陷钩爪(2)的位置和角度,使两爪爪尖处于同一平面,且张开尺寸保持一致;基体(1)及引线盘(4)的尺寸根据位移测孔(7)尺寸确定;基体(1)直径为d,引线盘(4)直径为D;位移测孔(7)直径为b;M形防陷钩爪(2)完全张开后,小型位移基点(5)的整体直径为B,上述部件的尺寸应满足d<D=b<B。
进一步,M形防陷钩爪(2)采用强度高、韧性好的钢丝弯折制成。
进一步,基体(1)采用空心塑料管,钢丝加热后即可轻松插入管内并弯折为M形。测线(3)采用强度高、柔度大的钓线;引线盘(4)采用尺寸匹配的纽扣。
进一步,变位引线装置(16)还包括:滑轮螺栓(9)、滑轮板(10)、轮板螺栓(11)、支杆(12)、调长套管(13)、支杆限位螺栓(14);
其中,所述滑轮(8)通过所述滑轮螺栓(9)固定在所述滑轮板(10)上;
所述滑轮板(10)和所述支杆(12)间通过所述轮板螺栓(11)连接;
依据所述位移测孔(7)的倾角将所述滑轮板(10)调至适当角度,同时拧紧所述轮板螺栓(11)将滑轮板(10)固定;
依据所述位移测孔(7)的位置,将所述支杆(12)插入所述调长套管(13)中适当深度,同时通过所述支杆限位螺栓(14)将所述支杆(12)固定在所述调长套管(13)内;
所述调长套管(13)末端插入所述调角双扣(15)一侧;
所述调角双扣(15)另一侧扣在所述可伸缩支架(45)的调宽套管(38)上;通过旋转调角双扣(15)调节变位引线装置(16)的角度以满足不同的测量需求。
进一步,推杆式位移计固定平台(29)还包括:内导轨槽(21)、外导轨槽(22)、内导轨槽连接角铁(23)、外导轨槽连接角铁(24)、连接螺栓(25)、支腿(26)、支腿垫片(27)和支腿螺母(28);
其中,4根外导轨槽(22)呈双层布置,两两之间通过支腿(26)连接,使用支腿垫片(27)和支腿螺母(28)固定;
其中,内导轨槽(21)两端插入外导轨槽(22)中,用于放置推杆式位移计插槽(19)。推杆式位移计插槽(19)可从内导轨槽口(20)放入内导轨槽(21)中;
插槽滑块(50)能够在内导轨槽(21)中随意滑动,而内导轨槽(21)也能够在外导轨槽(22)中任意滑动,这样能够将推杆式位移计(18)移至任何试验所需的位置。
进一步,可伸缩支架(45)包括:支架底座(30)、加固翼板(31)、支架套管(32)、支架限位螺栓(33)、调高支架(34)、弯头接管(41)、加固横杆(43)、加固调宽套管(44)和调节横支撑(40);
其中,支架套管(32)焊接在支架底座(30)上,周围呈120°角焊接3块加固翼板(31);调高支架(34)插入支架套管(32)中,通过支架限位螺栓(33)调节并固定调高支架(34);
其中,支架顶部加工连接螺纹(42),通过弯头接管(41)与加固横杆(43)连接(依据试验需求将加固横杆(43)插入加固调宽套管(44)适当深度,并通过调宽套管螺栓(39)将其固定);
调节横支撑(40)包括:限位套筒(35)、套筒固定螺栓(36)、套筒横杆(37)、调宽套管(38)和调宽套管螺栓(39);其中,限位套筒(35)与套筒横杆(37)焊接为一体,并使用套筒固定螺栓(36)将其固定在调高支架(34)上适当位置;
调宽套管(38)套接在套筒横杆(37)上,通过调宽套管螺栓(39)能够调节并固定调宽套管(44);
通过控制调高支架(34)插入支架套管(32)的深度能够调节可伸缩支架(45)在竖直方向的高度,而通过调节加固横杆(43)插入加固调宽套管(44)的深度能够调节可伸缩支架(45)在水平方向的宽度,从而实现了可伸缩支架(45)尺寸的可调性;
借助限位套筒(35)可以实现调节横支撑(40)在竖直方向上下移动,加之变位引线装置(16),可以最大限度的实现多点位移计高度的可调性。
进一步,可通过加装(或拆除)调节横支撑(40)的数量来满足不同的试验需求。可伸缩支架(45)整体具有较强的灵活性和适应性,可以满足不同试验条件下的需求。
进一步,滑轮板(10)采用质轻、易加工的铁皮;依据所需装配的滑轮(8)尺寸及数量等间距布置滑轮螺栓孔若干,并在靠近轮板形心处布置轮板螺栓孔1个;轮板螺栓孔的尺寸与滑轮螺栓(9)和轮板螺栓(11)相匹配;支杆(12)及调长套管(13)采用用强度高,易加工的空心钢管;滑轮板(10)与支杆(12)钻孔一端通过轮板螺栓(11)连接;支杆(12)另一端插入调长套管(13)中;支杆(12)外径略小于调长套管(13)的内径;沿轴向在调长套管(13)两侧交错布置支杆限位螺栓孔;支杆限位螺栓孔单侧间距为c,调长套管(13)长度为L,L/c>1.5。调长套管(13)另一端卡入调角双扣(15),调角双扣(15)小扣端可夹紧范围为[m,n],调长套管(13)外径为k,m<k<n。
进一步,推杆式位移计固定平台(29)主要由内导轨槽(21)和外导轨槽(22)及连接、支撑部件组成。内导轨槽(21)及外导轨槽(22)可选用质轻、耐腐蚀的铝合金U型槽。外导轨槽(22)内壁间距为H,内导轨槽(21)外壁间距为G,G<H。内导轨槽(21)中部位置开正方形内导轨槽口(20),尺寸与插槽滑块(50)匹配。内导轨槽口(20)边长为Q,插槽滑块(50)边长为q,q<Q。内导轨槽(21)内壁间距为g,插槽滑块(50)高度为h,h<g。推杆式位移计插槽(19)底部开圆孔。圆孔直径为f,推杆式位移计测杆直径最大处为F,f<F。推杆式位移计插槽(19)尺寸应与选用的推杆式位移计(18)相匹配。内导轨槽(21)及内导轨槽连接角铁(23)为统一尺寸。分别在内导轨槽(21)端部和内导轨槽连接角铁(23)上设置连接螺栓孔,两者间可通过连接螺栓(25)连接,由此即可实现内导轨槽间的拼接,同理外导轨槽(22)也可拼接,进而改变推杆式位移计固定平台(29)的尺寸。
进一步,可伸缩支架(45)主要选用不同直径的空心钢管制作;支架底座(30)及加固翼板(31)主要选用同型钢板制作;沿轴向在支架套管(32)两侧交错布置支架限位螺栓孔,孔径与支架限位螺栓(33)相匹配;沿轴向在调宽套管(38)及加固调宽套管(44)两侧交错布置支架限位螺栓孔,孔径与调宽套管螺栓(33)相匹配;在限位套筒(35)上沿横截面呈120°角、沿轴向交错布置3个套筒固定螺栓孔,孔径与套筒固定螺栓(36)相匹配。
一种室内小型模型试验装置,包括:高精度小型多点位移计、模型箱(45),在模型箱(45)中预先设置位移设置孔;
其中,推杆式位移计固定平台(29)置于模型箱(45)旁;
其中,小型位移基点(5)固定在模型内部的位移设置孔中;
其中,推杆式位移计(18)所测量的数据通过传输线路(49)导入静态应变采集系统(47)中,再由静态应变采集系统(47)处理数据后传入计算机(48)
进一步,为避免可伸缩支架受较大偏压失稳,变位引线装置可选用轻质材料制作,还可使用重物压在支架底座上增加可伸缩支架稳定性;所述的变位引线装置可通过调节支杆在调长套管中的位置来调节悬臂的长度,通过调节调角双扣来改变悬臂的外伸角。因此滑轮板可根据位移测孔位置及角度灵活调节,保证测线平行于位移测孔。
进一步,推杆式位移计装入插槽后,可直接通过内导轨槽口直接装入内导轨槽中,并且通过调节上、下两层内导轨槽的位置,可保持推杆式位移计呈直立状态。安装完毕一根推杆式位移计后,可移动其至无槽口位置,同时在槽口处装入下一根推杆式位移计,安装使用方便快捷。
进一步,推杆式位移计固定平台主要由内导轨槽、外导轨槽及连接、支撑部件组成。内、外导轨槽均采用统一标准,通过统一化组装部件实现装置的模块化。在试验中可依据所需推杆式位移计数量灵活拆装,便于收纳。
进一步,可伸缩支架可根据模型高度、测孔位置调节高度和宽度,可根据试验要求在定制时预留伸缩空间。
进一步,采用推杆式位移计测量钩码位移。将数据通过静态应变采集系统收集后输入计算机,利用相关软件即可实现智能化数据处理。避免了由于测点太多导致的数据处理困难,也增加了测试精度。
S1,调节可伸缩支架45至最低位置,以便于安装各部件;依据试验要求布设多个位移监测剖面;
S2,依据模型大小和位移监测剖面最大间距,调节可伸缩支架45至合适宽度;
S3,将调节横支撑40套在调高支架34上,并依据位移测孔7角度,使用套筒固定螺栓36将调节横支撑40固定在合适的高度;
S4,将调角双扣15按照合适的角度固定在调宽套管38上;
S5,将调长套管13插入调角双扣15另一侧并固定;
S6,将支杆12插入调长套管13中,通过支杆限位螺栓14固定在合适的长度。
S7,用滑轮螺栓9将滑轮8安装在滑轮板10上,通过轮板螺栓11将滑轮板10固定在支杆12端部,并调节滑轮板10角度,使滑轮组平行于位移测孔7;
S8,安装完毕所有调节横支撑40后,在调高支架34顶部依次安装弯头接管41、加固横杆43、加固调宽套管44,提高支架整体稳定性。
进一步,还包括:
将4根外导轨槽22呈双层布置,通过4根支腿26串接,使用支腿垫片27和支腿螺母28固定,组成推杆式位移计固定平台29外框架;内导轨槽21两端插入外导轨槽22中,将推杆式位移计18插入推杆式位移计插槽19中;推杆式位移计插槽19从内导轨槽口20放入内导轨槽21中,通过调节上、下两层内导轨槽的位置,保持推杆式位移计18呈直立状态。安装完毕一根推杆式位移计18后,移动其至无槽口位置,同时在槽口处装入下一根推杆式位移计18,安装完毕后将其置于模型箱前。
在位移测孔7中每隔一段距离放置一个小型位移计5,在两个小型位移计5之间,间隔放入引线盘4,防止测线3打结,影响测试精度。在测线3另一端拴上重锤17,绕过滑轮8悬挂在推杆式位移计18测杆正上方,使其刚刚接触测杆。
重复上述方法设置所有多点位移计,通过传输线路49连接推杆式位移计18至静态应变采集系统47,将静态应变采集系统47连接至计算机,调整好仪器参数后即可开始测试。
本发明的优点在于:
(1)本发明提出了一种能够应用于室内模型试验的多点位移计,其第1个发明构思在于:M形的钩爪将以往钩爪与岩土体间的点接触改为点-线接触;这在使用低强度材料的模型试验中将起到重要作用;点-线接触的M形钩爪可以防止点接触中因钩爪过细陷入强度较低的材料之中,从而避免由此带来的测量误差;
而更进一步,对M形防陷钩爪的使用要求给出了要求:基体(1)上插入两对M形防陷钩爪(2);两对M形防陷钩爪(2)相互垂直;通过调节M形防陷钩爪(2)的位置和角度,使两爪爪尖处于同一平面,且张开尺寸保持一致;基体(1)及引线盘(4)的尺寸根据位移测孔(7)尺寸确定;基体(1)直径为d,引线盘(4)直径为D;位移测孔(7)直径为b;M形防陷钩爪(2)完全张开后,小型位移基点(5)的整体直径为B,上述部件的尺寸应满足d<D=b<B。
(2)本发明的第二个发明构思在于:通过控制调高支架(34)插入支架套管(32)的深度能够调节可伸缩支架(45)在竖直方向的高度,而通过调节加固横杆(43)插入加固调宽套管(44)的深度能够调节可伸缩支架(45)在水平方向的宽度,从而实现了可伸缩支架(45)尺寸的可调性;从而为安装多排多点位移计提供了可能。
(3)本发明的第三个发明构思在于:借助限位套筒(35)可以实现调节横支撑(40)在竖直方向上下移动,加之变位引线装置(16),可以最大限度的实现多点位移计高度的可调性。
(4)本发明的第四个发明构思在于:对调长套管的设计给出要求,沿轴向在调长套管(13)两侧交错布置支杆限位螺栓孔;支杆限位螺栓孔单侧间距为c,调长套管(13)长度为L,L/c>1.5。调长套管(13)另一端卡入调角双扣(15),调角双扣(15)小扣端可夹紧范围为[m,n],调长套管(13)外径为k,m<k<n。
(5)本发明的第五个发明构思在于:推杆式位移计固定平台(29)的构造,其主要由内导轨槽(21)和外导轨槽(22)及连接、支撑部件组成。内导轨槽(21)及外导轨槽(22)可选用质轻、耐腐蚀的铝合金U型槽。外导轨槽(22)内壁间距为H,内导轨槽(21)外壁间距为G,G <H。内导轨槽(21)中部位置开正方形内导轨槽口(20),尺寸与插槽滑块(50)匹配。内导轨 槽口(20)边长为Q,插槽滑块(50)边长为q,q<Q。内导轨槽(21)内壁间距为g,插槽滑块(50) 高度为h,h<g。推杆式位移计插槽(19)底部开圆孔。圆孔直径为f,推杆式位移计测杆直径 最大处为F,f<F。推杆式位移计插槽(19)尺寸应与选用的推杆式位移计(18)相匹配。内导轨槽(21)及内导轨槽连接角铁(23)为统一尺寸。分别在内导轨槽(21)端部和内导轨槽连接 角铁(23)上设置连接螺栓孔,两者间可通过连接螺栓(25)连接,由此即可实现内导轨槽间 的拼接。
(5)该发明专利将多点位移计应用在了模型试验中,增加了模型试验的位移测试精度,并且多点位移计各部件模块化,在现基础上,可根据不同试验具体要求,具备可拓展空间,如可在加固调宽套管上加装滑轮,悬挂钩码即可对模型进行加载。、
(6)该发明专利具有精度高、运行稳定、尺寸可调、操作简单、价格低廉和适用范围广等优点。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明,但并不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明专利的整体轴侧图。
图2为本发明专利的位移测孔剖面图。
图3为本发明专利的变位引线装置轴测图。
图4为本发明专利的推杆式位移计固定平台轴测图。
图5为本发明专利的可伸缩支架轴测图。
附图标记说明:1-基体,2-M形防陷钩爪,3-测线,4-引线盘,5-小型位移基点,6-模型,7-位移测孔,8-滑轮,9-滑轮螺栓,10-滑轮板,11-轮板螺栓,12-支杆,13-调长套管,14-支杆限位螺栓,15-调角双扣,16-变位引线装置,17-重锤,18-推杆式位移计,19-推杆式位移计插槽,20-内导轨槽口,21-内导轨槽,22-外导轨槽,23-内导轨槽连接角铁,24—外导轨槽连接角铁,25-连接螺栓,26-支腿,27-支腿垫片,28-支腿螺母,29-推杆式位移计固定平台,30-支架底座,31-加固翼板,32-支架套管,33-支架限位螺栓,34-调高支架,35-限位套筒,36-套筒固定螺栓,37-套筒横杆,38-调宽套管,39-调宽套管螺栓,40-调节横支撑,41-弯头接管,42-连接螺纹,43-加固横杆,44-加固调宽套管,45-可伸缩支架,46-模型箱,47-静态应变采集系统,48-计算机,49-传输线路,50-插槽滑块。
具体实施方式
实施例一,本发明专利所涉及的高精度小型多点位移计,其使用方法为:
S1,调节可伸缩支架45至最低位置,以便于安装各部件;依据试验要求布设多个位移监测剖面;
S2,依据模型大小和位移监测剖面最大间距,调节可伸缩支架45至合适宽度;
S3,将调节横支撑40套在调高支架34上,并依据位移测孔7角度,使用套筒固定螺栓36将调节横支撑40固定在合适的高度;
S4,将调角双扣15按照合适的角度固定在调宽套管38上;
S5,将调长套管13插入调角双扣15另一侧并固定;
S6,将支杆12插入调长套管13中,通过支杆限位螺栓14固定在合适的长度。
S7,用滑轮螺栓9将滑轮8安装在滑轮板10上,通过轮板螺栓11将滑轮板10固定在支杆12端部,并调节滑轮板10角度,使滑轮组平行于位移测孔7;
S8,安装完毕所有调节横支撑40后,在调高支架34顶部依次安装弯头接管41、加固横杆43、加固调宽套管44,提高支架整体稳定性。
进一步,还包括:
将4根外导轨槽22呈双层布置,通过4根支腿26串接,使用支腿垫片27和支腿螺母28固定,组成推杆式位移计固定平台29外框架;内导轨槽21两端插入外导轨槽22中,将推杆式位移计18插入推杆式位移计插槽19中;推杆式位移计插槽19从内导轨槽口20放入内导轨槽21中,通过调节上、下两层内导轨槽的位置,保持推杆式位移计18呈直立状态。安装完毕一根推杆式位移计18后,移动其至无槽口位置,同时在槽口处装入下一根推杆式位移计18,安装完毕后将其置于模型箱前。
在位移测孔7中每隔一段距离放置一个小型位移计5,在两个小型位移计5之间,间隔放入引线盘4,防止测线3打结,影响测试精度。在测线3另一端拴上重锤17,绕过滑轮8悬挂在推杆式位移计18测杆正上方,使其使其刚刚接触测杆。
重复上述方法设置所有多点位移计,通过传输线路49连接推杆式位移计18至静态应变采集系统47,将静态应变采集系统47连接至计算机,调整好仪器参数后即可开始测试。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式,仅用来方便说明本发明,并非对本发明作任何形式上的限制,任何所属技术领域中具有通常知识者,若在不脱离本发明所提技术特征的范围内,利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例,并且未脱离本发明的技术特征内容,均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (10)
1.一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,包括:小型位移基点(5)、变位引线装置(16)、重锤(17)、可伸缩支架(45)和推杆式位移计固定平台(29);
其中,小型位移基点(5)包括:基体(1)、M形防陷钩爪(2)、测线(3)和引线盘(4)、位移测孔(7),M形防陷钩爪(2)插入基体(1)中,测线(3)穿过引线盘(4)拉出位移测孔(7);
其中,变位引线装置(16)包括:滑轮(8)、调角双扣(15);
其中,所述测线(3)的一端系在所述M形防陷钩爪(2)的内侧横杆上,然后穿过滑轮(8)进而另一端拴住所述重锤(17),测线(3)悬挂于所述变位引线装置的滑轮(8)上(初始条件下,测线(3)预先拉紧,即预先张拉);
其中,所述变位引线装置(16)与可伸缩支架(45)之间通过调角双扣(15)连接;
其中,推杆式位移计固定平台(29)包括:推杆式位移计插槽(19);
所述推杆式位移计插槽(19)中放置推杆式位移计(18);推杆式位移计(18)的上部为推杆式位移计侧杆;
所述重锤(17)悬吊在推杆式位移计(18)正上方,并与推杆式位移计(18)测杆的顶部接触。
2.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,在基体(1)上插入两对M形防陷钩爪(2);两对M形防陷钩爪(2)相互垂直;通过调节M形防陷钩爪(2)的位置和角度,使两爪爪尖处于同一平面,且张开尺寸保持一致;基体(1)及引线盘(4)的尺寸根据位移测孔(7)尺寸确定;基体(1)直径为d,引线盘(4)直径为D;位移测孔(7)直径为b;M形防陷钩爪(2)完全张开后,小型位移基点(5)的整体直径为B,应满足:d<D=b<B。
3.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,变位引线装置(16)还包括:滑轮螺栓(9)、滑轮板(10)、轮板螺栓(11)、支杆(12)、调长套管(13)、支杆限位螺栓(14);
其中,所述滑轮(8)通过所述滑轮螺栓(9)固定在所述滑轮板(10)上;
所述滑轮板(10)和所述支杆(12)间通过所述轮板螺栓(11)连接;
依据所述位移测孔(7)的倾角将所述滑轮板(10)调至适当角度,同时拧紧所述轮板螺栓(11)将滑轮板(10)固定;
依据所述位移测孔(7)的位置,将所述支杆(12)插入所述调长套管(13)中适当深度,同时通过所述支杆限位螺栓(14)将所述支杆(12)固定在所述调长套管(13)内;
所述调长套管(13)末端插入所述调角双扣(15)一侧;
所述调角双扣(15)另一侧扣在所述可伸缩支架(45)的调宽套管(38)上;通过旋转调角双扣(15)调节变位引线装置(16)的角度以满足不同的测量需求。
4.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,推杆式位移计固定平台(29)还包括:内导轨槽(21)、外导轨槽(22)、内导轨槽连接角铁(23)、外导轨槽连接角铁(24)、连接螺栓(25)、支腿(26)、支腿垫片(27)和支腿螺母(28);
其中,4根外导轨槽(22)呈双层布置,两两之间通过支腿(26)连接,使用支腿垫片(27)和支腿螺母(28)固定;
其中,内导轨槽(21)两端插入外导轨槽(22)中,用于放置推杆式位移计插槽(19);推杆式位移计插槽(19)可从内导轨槽口(20)放入内导轨槽(21)中;
插槽滑块(50)能够在内导轨槽(21)中随意滑动,而内导轨槽(21)也能够在外导轨槽(22)中任意滑动,这样能够将推杆式位移计(18)移至任何试验所需的位置。
5.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,可伸缩支架(45)包括:支架底座(30)、加固翼板(31)、支架套管(32)、支架限位螺栓(33)、调高支架(34)、弯头接管(41)、加固横杆(43)、加固调宽套管(44)和调节横支撑(40);
其中,支架套管(32)焊接在支架底座(30)上,周围呈120°角焊接3块加固翼板(31);调高支架(34)插入支架套管(32)中,通过支架限位螺栓(33)调节并固定调高支架(34);
其中,支架顶部加工连接螺纹(42),通过弯头接管(41)与加固横杆(43)连接(依据试验需求将加固横杆(43)插入加固调宽套管(44)适当深度,并通过调宽套管螺栓(39)将其固定);
调节横支撑(40)包括:限位套筒(35)、套筒固定螺栓(36)、套筒横杆(37)、调宽套管(38)和调宽套管螺栓(39);其中,限位套筒(35)与套筒横杆(37)焊接为一体,并使用套筒固定螺栓(36)将其固定在调高支架(34)上适当位置;
调宽套管(38)套接在套筒横杆(37)上,通过调宽套管螺栓(39)能够调节并固定调宽套管(44);
通过控制调高支架(34)插入支架套管(32)的深度能够调节可伸缩支架(45)在竖直方向的高度,而通过调节加固横杆(43)插入加固调宽套管(44)的深度能够调节可伸缩支架(45)在水平方向的宽度,从而实现了可伸缩支架(45)尺寸的可调性;
借助限位套筒(35)可以实现调节横支撑(40)在竖直方向上下移动,加之变位引线装置(16),可以最大限度的实现多点位移计高度的可调性。
6.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,滑轮板(10)采用质轻、易加工的铁皮;依据所需装配的滑轮(8)尺寸及数量等间距布置滑轮螺栓孔若干,并在靠近轮板形心处布置轮板螺栓孔1个;轮板螺栓孔的尺寸与滑轮螺栓(9)和轮板螺栓(11)相匹配;支杆(12)及调长套管(13)采用用强度高,易加工的空心钢管;滑轮板(10)与支杆(12)钻孔一端通过轮板螺栓(11)连接;支杆(12)另一端插入调长套管(13)中;支杆(12)外径略小于调长套管(13)的内径;沿轴向在调长套管(13)两侧交错布置支杆限位螺栓孔;支杆限位螺栓孔单侧间距为c,调长套管(13)长度为L,L/c>1.5;调长套管(13)另一端卡入调角双扣(15),调角双扣(15)小扣端可夹紧范围为[m,n],调长套管(13)外径为k,m<k<n。
7.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,推杆式位移计固定平台(29)包括:内导轨槽(21)和外导轨槽(22)及连接、支撑部件;
内导轨槽(21)及外导轨槽(22)采用铝合金U型槽;
外导轨槽(22)内壁间距为H,内导轨槽(21)外壁间距为G,G<H;内导轨槽(21)中部位置开正方形内导轨槽口(20),尺寸与插槽滑块(50)匹配;
内导轨槽口(20)边长为Q,插槽滑块(50)边长为q,q<Q;内导轨槽(21)内壁间距为g,插槽滑块(50)高度为h,h<g;
推杆式位移计插槽(19)底部开圆孔;圆孔直径为f,推杆式位移计测杆直径最大处为F,f<F;
推杆式位移计插槽(19)尺寸应与选用的推杆式位移计(18)相匹配;
分别在内导轨槽(21)端部和内导轨槽连接角铁(23)上设置连接螺栓孔,两者间可通过连接螺栓(25)连接,由此即可实现内导轨槽间的拼接。
8.如权利要求1所述的一种室内小型模型试验用高精度多点位移计,其特征在于,可伸缩支架(45)采用不同直径的空心钢管制作;
支架底座(30)及加固翼板(31)采用同型钢板制作;
沿轴向在支架套管(32)两侧交错布置支架限位螺栓孔,孔径与支架限位螺栓(33)相匹配;
沿轴向在调宽套管(38)及加固调宽套管(44)两侧交错布置支架限位螺栓孔,孔径与调宽套管螺栓(33)相匹配;
在限位套筒(35)上沿横截面呈120°角、沿轴向交错布置3个套筒固定螺栓孔,孔径与套筒固定螺栓(36)相匹配。
9.一种室内小型模型试验装置,其特征在于,包括:如权利要求1至8任一项所述的高精度小型多点位移计、模型箱(45),在模型箱(45)中预先设置位移设置孔;
其中,推杆式位移计固定平台(29)置于模型箱(45)旁;
其中,小型位移基点(5)固定在模型内部的位移设置孔中;
其中,推杆式位移计(18)所测量的数据通过传输线路(49)导入静态应变采集系统(47)中,再由静态应变采集系统(47)处理数据后传入计算机(48)。
10.一种室内小型模型试验用高精度多点位移计的使用方案,其特征在于,包括以下步骤:
S1,调节可伸缩支架至最低位置,以便于安装各部件;依据试验要求布设多个位移监测剖面;
S2,依据模型大小和位移监测剖面最大间距,调节可伸缩支架至合适宽度;
S3,将调节横支撑套在调高支架上,并依据位移测孔角度,使用套筒固定螺栓36将调节横支撑40固定在合适的高度;
S4,将调角双扣按照合适的角度固定在调宽套管上;
S5,将调长套管插入调角双扣另一侧并固定;
S6,将支杆插入调长套管中,通过支杆限位螺栓固定在合适的长度;
S7,用滑轮螺栓将滑轮安装在滑轮板上,通过轮板螺栓将滑轮板固定在支杆端部,并调节滑轮板角度,使滑轮组平行于位移测孔;
S8,安装完毕所有调节横支撑后,在调高支架顶部依次安装弯头接管、加固横杆、加固调宽套管,提高支架整体稳定性;
S9,将4根外导轨槽呈双层布置,通过4根支腿串接,使用支腿垫片和支腿螺母固定,组成推杆式位移计固定平台外框架;内导轨槽两端插入外导轨槽中,将推杆式位移计插入推杆式位移计插槽中;推杆式位移计插槽从内导轨槽口放入内导轨槽中,通过调节上、下两层内导轨槽的位置,保持推杆式位移计呈直立状态;安装完毕一根推杆式位移计后,移动其至无槽口位置,同时在槽口处装入下一根推杆式位移计,安装完毕后将其置于模型箱前;
在位移测孔中每隔一段距离放置一个小型位移计,在两个小型位移计之间,间隔放入引线盘,防止测线打结,影响测试精度;在测线另一端拴上重锤,绕过滑轮悬挂在推杆式位移计测杆正上方,使其接触测杆;
S10,重复S1~S9设置所有多点位移计,通过传输线路连接推杆式位移计至静态应变采集系统,将静态应变采集系统连接至计算机,调整好仪器参数后即可开始测试。
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