CN203587450U - 一种测定散体材料剪切强度的试验仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测定散体材料剪切强度的试验仪器，其竖向剪切力施加机构由升降移动架、剪切力传感器及球座式压头构成，升降移动架升降式导向安装于机架上，在该升降移动架的下部固定安装剪切力传感器，该剪切力传感器的测试端连接球座式压头；围压施加机构包括固定套筒、活动套筒、围压顶杆机构及围压力传感器，固定套筒固定安装在机座的工作平台上，活动套筒与固定套筒相对设置，活动套筒由围压顶杆机构驱动进行水平移动，在活动套筒的内壁设置围压力传感器；所述球座式压头对应于活动套筒与固定套筒相闭合时的活动套筒上方位置。本实用新型可自动测定并自动采集竖向施加给材料的荷载与剪切位移，实现了对路面散体材料的抗剪切变形能力的评价。

Description

一种测定散体材料剪切强度的试验仪器

技术领域

本实用新型涉及路面散体材料特性测定仪器，特别是一种测定散体材料剪切强度的试验仪器。

背景技术

级配碎石结构层在使用过程中主要承受由面层传递来的车轮竖向荷载作用，当荷载作用超过各种粒径粒料之间相互嵌挤作用形成的抗变形能力时，粒料会产生一定程度的重排，导致塑性变形的产生，这种塑性变形的本质是粒料之间的剪切变形。

开展级配碎石的抗剪切性能试验研究，主要基于两个方面的因素，一是考虑路面水平方向的作用力，随着行车速度的不断提高、车辆载重的不断增加等交通条件的改变，路面表层水平方向的作用力可能会在级配碎石结构层中产生水平剪力。二是考虑路面竖向不均匀变形，特别是对于沿海地区软土地基，由于软土地基引起路基路面的不均匀沉降，路面结构层中将出现竖向剪切应力和变形。

关于级配碎石这种散体材料的剪切性能，我国相关规范中目前还没有要求，也没有相应的设备。目前，测定沥青混合料剪切性能试验仪器并不完全适用于级配碎石材料。这就需要设计一套专门测定级配碎石散体材料剪切性能的试验仪器，且体积小巧、安全操作简单、并且能够在一定可调范围内准确施加围压，测定并自动采集竖向施加给材料的荷载与剪切位移，用来评价路面散体材料的抗剪切变形能力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种测定散体材料剪切强度的试验仪器，其能够在一定可调范围内准确施加围压，测定并自动采集竖向施加给材料的荷载与剪切位移，用来评价路面散体材料的抗剪切变形能力。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：主要由机座、机架、竖向剪切力施加机构及围压施加机构构成，竖向剪切力施加机构由升降移动架、剪切力传感器及球座式压头构成，升降移动架升降式导向安装于机架上，在该升降移动架的下部固定安装剪切力传感器，该剪切力传感器的测试端连接安装所述球座式压头；所述围压施加机构包括固定套筒、活动套筒、围压顶杆机构及围压力传感器，固定套筒固定安装在机座的工作平台上，活动套筒与固定套筒相对设置，活动套筒由围压顶杆机构驱动进行水平移动，在活动套筒的内壁设置围压力传感器；所述球座式压头对应于活动套筒与固定套筒相闭合时的活动套筒上方位置。

而且，所述的升降移动架的两端安装于机架两侧的丝杠上，该丝杠由位于机座下的伺服电机驱动。

而且，所述的围压顶杆机构由围压顶杆、顶杆安装座、手轮、滚轮构成，顶杆安装座固装于机座的工作平台上，在顶杆安装座上水平安装围压顶杆，该围压顶杆后端安装手轮，围压顶杆的前端安装一滚轮，该滚轮滚动嵌装在活动套筒背面所固装的纵向导轨内。

而且，所述的固定套筒上顶面通过螺丝固定安装一半圆压板。

而且，所述的活动套筒上顶面通过螺丝固定安装一半圆压板。

而且，所述的剪切力传感器及围压力传感器的输出端连接至数据采集仪表。

本实用新型的优点和有益效果为：

1.本测定散体材料剪切强度的试验仪器，首先通过围压施加机构对圆柱形的试件按照规定要求施加一定的围压力，再通过竖向剪切力施加机构对活动套筒一侧的试件施加纵向剪切力，从而实现对试件剪切力的采集，并通过数据采集仪表实现数据的记录与分析，测试过程自动化程度高，数据准确可靠。

2.本测定散体材料剪切强度的试验仪器，围压顶杆机构设计合理，可手动施加围压力，保证试验所需的围压力的稳定与准确；围压力传感器是输出每个时刻的围压力值大小的装置；滚轮作用在活动试筒的前方导轨上，使围压力均匀的分布在试件上，保证围压力大小的准确。

3.本实用新型结构设计科学合理，具有围压施加准确且可调，自动测定并自动采集竖向施加给材料的荷载与剪切位移，实现了对路面散体材料的抗剪切变形能力的评价，具有精度高，可靠性好的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为图2的俯视图。

附图标记：

1-剪切力传感器、2-球座式压头、3-机架、4-升降移动架、5-丝杠、6-手轮、7-顶杆安装座、8-工作平台、9-伺服电机、10-机座、11-安装座、12-固定套筒、13-螺丝、14-半圆压板、15-半圆压板、16-活动套筒、17-纵向导轨、18-滚轮、19-围压顶杆、20-围压力传感器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种测定散体材料剪切强度的试验仪器，其主要由机座10、机架3、竖向剪切力施加机构及围压施加机构构成，竖向剪切力施加机构由升降移动架4、剪切力传感器1及球座式压头2构成，升降移动架升降式导向安装于机架上，升降移动架的两端安装于机架两侧的丝杠5上，该丝杠由位于机座下的伺服电机9驱动。在该升降移动架的下部固定安装剪切力传感器，该剪切力传感器的测试端连接安装所述球座式压头；围压施加机构包括固定套筒12、活动套筒16、围压顶杆机构及围压力传感器，固定套筒固定安装在机座的工作平台8上，为保证下部一定的剪切下压空间，固定套筒固定在安装座11上。活动套筒与固定套筒相对设置，活动套筒由围压顶杆机构驱动进行水平移动，在活动套筒的内壁设置围压力传感器20。球座式压头对应于活动套筒与固定套筒相闭合时的活动套筒上方位置。固定套筒及活动套筒对称相向设置，为半圆形。

围压顶杆机构由围压顶杆19、顶杆安装座7、手轮6、滚轮18构成，顶杆安装座固装于机座的工作平台上，在顶杆安装座上水平安装围压顶杆，该围压顶杆后端安装手轮，围压顶杆的前端安装一滚轮，该滚轮滚动嵌装在活动套筒背面所固装的纵向导轨17内。

固定套筒上顶面通过螺丝13固定安装一半圆压板14。活动套筒上顶面通过螺丝固定安装一半圆压板15。剪切力传感器及围压力传感器的输出端连接至数据采集仪表。

本实用新型的工作原理为：

将己成型好的试件放到固定套筒中至试件的一半恰好没入固定套筒，并通过半圆压板和固定螺栓将固定套筒及试件牢牢固定在仪器平台上，使其处于约束状态。然后在裸露试件半圆的上方同样加一半圆压板，使试件上方处于同一水平面上，接着把前方的活动套筒围绕住试件裸露的部分并夹紧，使其与固定试筒处于同一水平面上。

试验之前，先通过水平围压装置给试样施加了一定要求的围压，然后启动竖向剪切装置，使压头向下运动，同时按照每次试验所需要得速度调节到相应的速度后使之匀速下降，当压头快要接触到试筒顶部且还没接触到时，迅速按下暂停按钮使之停止，待试验时使用。剪切试验就是使整个试筒和试样通过向下的力产生一定的位移而进行试样的剪切试验。

随着剪切的进行，颗粒之间将产生位移，由于剪切速率相对较慢，剪切面上及其附近的颗粒有一定的时间来重新调整位置，这时部分应力将互相消减，而当速度提高一些后，这些颗粒还来不及互相抵消一部分力便进入下一步的剪切，因此剪切强度会有所增大。

尽管为说明目的公开的本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：主要由机座、机架、竖向剪切力施加机构及围压施加机构构成，竖向剪切力施加机构由升降移动架、剪切力传感器及球座式压头构成，升降移动架升降式导向安装于机架上，在该升降移动架的下部固定安装剪切力传感器，该剪切力传感器的测试端连接安装所述球座式压头；所述围压施加机构包括固定套筒、活动套筒、围压顶杆机构及围压力传感器，固定套筒固定安装在机座的工作平台上，活动套筒与固定套筒相对设置，活动套筒由围压顶杆机构驱动进行水平移动，在活动套筒的内壁设置围压力传感器；所述球座式压头对应于活动套筒与固定套筒相闭合时的活动套筒上方位置。

2.根据权利要求1所述的测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：所述的升降移动架的两端安装于机架两侧的丝杠上，该丝杠由位于机座下的伺服电机驱动。

3.根据权利要求1所述的测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：所述的围压顶杆机构由围压顶杆、顶杆安装座、手轮、滚轮构成，顶杆安装座固装于机座的工作平台上，在顶杆安装座上水平安装围压顶杆，该围压顶杆后端安装手轮，围压顶杆的前端安装一滚轮，该滚轮滚动嵌装在活动套筒背面所固装的纵向导轨内。

4.根据权利要求1所述的测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：所述的固定套筒上顶面通过螺丝固定安装一半圆压板。

5.根据权利要求1所述的测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：所述的活动套筒上顶面通过螺丝固定安装一半圆压板。

6.根据权利要求1所述的测定散体材料剪切强度的试验仪器，其特征在于：所述的剪切力传感器及围压力传感器的输出端连接至数据采集仪表。

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