CN201765074U - 一种测量土与结构接触面接触应力状态的试验装置 - Google Patents

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吴剑
彭冈
顾宏进
朱红兵
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Abstract

一种测量土与结构接触面接触应力状态的试验装置，包括外框，试验平台置于外框内，底板固定在试验平台的空腔中，二维传感器上部与受力板连接，下部安装在底板上，试验平台上部设有剪切盒，在剪切盒上部设有垂直加载系统，剪切盒侧部设有水平加载系统。本实用新型采用二维力传感器测量受力板法向方向和切向方向的受力，是受力板表面的真实受力，在剪切过程中，受力板的受力面积不会变化，剪切试验可以长距离的剪切；本实用新型测力单元可以独立于加载系统运行，加载方式可以更加灵活。

Description

一种测量土与结构接触面接触应力状态的试验装置
技术领域
本实用新型涉及一种可同时测量接触面法向力和剪切力的试验装置，尤其适合测量混凝土结构与岩土材料接触面的应力状态。
背景技术
受结构约束影响，土与结构交界面处的土体的力学特性与土体本身的力学特性有着较大差别，此区域被称为土与结构接触面。土与结构接触面力学特性的研究是土与结构相互作用研究中的重要课题之一。
土与结构接触面的变形的主要原因在于土体与结构之间的相对剪切，可以进行剪切试验的试验装置有直剪仪、单剪仪、环剪仪、扭剪仪、共振柱仪等，采用最多的是直剪型仪器。这些试验装置在力的测量方面都有一个共同点，即测力装置直接安装在加载系统上，这样测力系统所测到的力的大小实际上是加载系统的输出荷载。如果要以加载系统的输出荷载作为剪切面的受力，则必须假定加载系统的所有输出荷载都传递到剪切面。
图1是一个直剪试验系统的示意图，从图1中可以看出，无论是法向荷载还是切向荷载都是通过一定的传递路径传递到剪切面，这样输出荷载在传递到剪切面的过程中会损失，并且如果剪切距离过长，剪切面的面积将发生变化，而法向应力会因为剪切面减小而增大（剪切过程中通常剪切面法向应力应保持一个稳定值）。
发明内容
为了克服现有混凝土结构与岩土材料接触面试验中接触面法向力和切向力的量测不能统一的缺点, 本实用新型提供一种可以同时测量接触面法向力和切向力，并且独立于加载系统的试验装置。
本实用新型的目的是这样实现的：一种测量土与结构接触面接触应力状态的试验装置，包括外框，试验平台置于外框内，底板固定在试验平台的空腔中，二维传感器上部与受力板连接，下部安装在底板上，试验平台上部设有剪切盒，在剪切盒上部设有垂直加载系统，剪切盒侧部设有水平加载系统。 
本实用新型提供的测量土与结构接触面接触应力状态的试验装置，具有以下有益效果：本装置采用二维力传感器测量受力板法向方向和切向方向的受力，是受力板表面的真实受力，在剪切过程中，受力板的受力面积不会变化，剪切试验可以长距离的剪切；本发明测力单元可以独立于加载系统运行，加载方式可以更加灵活。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是一个直剪试验系统的示意图，F1为法向荷载，F2为切向荷载；
图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型包括外框10，试验平台5置于外框10内，底板2固定在试验平台5的空腔中，二维传感器1上部与受力板4连接，下部安装在底板2上，试验平台5上部设有剪切盒7，在剪切盒7上部设有垂直加载系统9，剪切盒7侧部设有水平加载系统8。 
本实用新型的工作原理如下：试验装置包括一个二维传感器1、一个受力板4、一个底板2。二维力传感器1连接到受力板4，二维传感器1的安装方向应保证传感器的一个测力方向与受力板的法向方向一致，二维传感器1的另一个测力方向与受力板4表面平行，并且与土—结构接触面剪切试验的剪切方向一致。受力板4表面模拟混凝土结构的表面粗糙度，将二维力传感器1和受力表面构成的测力单元嵌入一个混凝土结构内，使测力单元的受力表面与混凝土结构的表面形成统一试验平面，在将土按照试验工况与试验平面接触并施加荷载。试验过程中试验表面的法向力和切向力将同时被测量，混凝土结构与岩土材料的接触面的力学特性可以通过这个装置测量得到。
本实用新型的工作过程如下：如附图2所示，首先浇筑出一个混凝土试验平台5，平台内留有空腔，空腔底部的预埋件可以固定底板2。底板2固定后将二维力传感器1和受力板4连接好，整体安装到底板2上，从底板2底部固定好。安装好二维力传感器1和受力板4后，将少量试验中使用的黄油3填充到受力板4与混凝土试验平台5之间的缝隙中。试验平台准备好后，在其上安装剪切盒7、水平加载系统8和垂直加载系统9，剪切盒7中装上试验土样6即可进行土—结构接触面剪切试验。

Claims (1)

1.一种测量土与结构接触面接触应力状态的试验装置，包括外框（10），试验平台（5）置于外框（10）内，其特征在于：底板（2）固定在试验平台（5）的空腔中，二维传感器（1）上部与受力板（4）连接，下部安装在底板（2）上，试验平台（5）上部设有剪切盒（7），在剪切盒（7）上部设有垂直加载系统（9），剪切盒（7）侧部设有水平加载系统（8）。
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