CN203629965U - 轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，本实用新型的装置，通过顶部竖向加载系统，并配合相应测量系统可开展加筋土模型实验；通过竖向加载系统结合侧面拉拔载荷施加系统及位移测量系统可开展轮胎、格栅等加筋材料的大型拉拔实验。本装置包括加载系统、模型系统和测量系统。本实用新型将拉拔试验和模型试验的相应加载、测量系统结合，与常规模型和拉拔试验装置相比，试验成本降低；装置克服常规拉拔装置无法进行轮胎等立体加筋材料拉拔试验的缺陷；测量系统监测内容全面，可对筋材和填土的力、位移等进行精确测量，真实反映应力应变状态；可用于轮胎等非常规加筋土结构的模型试验和拉拔试验。
Description
技术领域
本实用新型属于岩土工程模型试验领域，具体涉及一种轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置。
背景技术
废旧轮胎加筋土结构，抗震性好，耐久性优良，施工简便，成本低廉，经济环保，在工程实践中具有广阔的应用前景。轮胎加筋土结构中，加筋材料的变形特性、轮胎串的抗拉断、抗拔出等因素都将影响加筋土结构的稳定性和变形特性，筋土相互作用界面的抗拉拔性能及有效锚固长度、连接方式、上覆荷载等因素的影响是探讨加筋土工作性状、破坏模式和加筋机理的关键，是加筋土结构设计的前提和基础。由于废旧轮胎加筋结构中加筋材料特殊、尺寸较大，研究相对较为困难，常规土工合成材料加筋试验装置难以满足废旧轮胎加筋机理试验的要求。另外，加筋单元体试验和小比例模型试验难以全面反映原型真实特性，现场试验边界条件不易控制，精确测量难以实现。
废旧轮胎加筋柔性较好，具有良好的变形适应性能，水平布置的加筋轮胎原始状态呈圆形，在与土相互作用中，受力变为不规则的近椭圆形，变形相对较大。使用传统的应变片、位移计等应变、位移测量手段，难以满足轮胎应变、变形的测量要求，使得轮胎的应力应变分析变得相当困难。而轮胎的应力应变特性影响筋土界面抗剪强度、抗拔阻力值，加筋土变形量的控制，进而影响到加筋土结构整体稳定性。当前加筋土结构模型试验和拉拔试验中采用的测量方法，难以在轮胎加筋土结构中发挥作用。
实用新型内容
本实用新型目的在于克服现有加筋土模型试验技术上存在的缺点和不足，为轮胎等特殊加筋土结构以及常规加筋土结构加筋机理的研究提供一种用于试验的装置。
本实用新型所采用的技术方案是：一种轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：包括模型系统、加载系统和测量系统；
所述的模型系统由模型箱和反力装置组成，所述的模型箱前后两侧面由模型框架主体组成，所述的模型框架主体由四根横向角钢和四根竖向角钢焊接而成，所述的模型箱左右两侧面及底面由木质模型隔板嵌入所述的横向角钢和竖向角钢内侧密封，所述的模型框架主体的中空部分用玻璃质模型隔板嵌入所述的横向角钢和竖向角钢内侧密封，所述的木质模型隔板和玻璃质模型隔板用于水平加劲钢肋和竖向加劲钢肋加固以增强模型装置刚度；所述的反力装置安装在反力装置梁框架内，所述的反力装置梁框架由四根竖梁、两根纵梁以及三根横梁构成，三根横梁分别固定在两根纵梁的两端和中间，所述的四根竖梁对称地焊接在所述的模型箱前后两侧面的上部横向角钢上；
所述的加载系统包括竖向加载子系统和水平加载子系统，所述的竖向加载子系统包括油压千斤顶和加载板，所述的加载板安装在所述的模型箱内部，所述的油压千斤顶安装在所述的加载板上，位于所述的反力装置梁框架内；所述的水平加载子系统包括拉拔荷载施加系统和第一拉线，所述的拉拔荷载施加系统通过所述的拉线与加筋轮胎连接，施加水平荷载；
所述的测量系统包括位移测量系统和第二拉线，所述的位移测量系统通过所述的第二拉线与加筋轮胎连接，用于测量所述的第二拉线的位移。
作为优选，所述的第一拉线、第二拉线均为钢丝绳。
作为优选，所述的钢丝绳套设在塑料小软管内，所述的塑料小软管内充填黄油以加强润滑。
作为优选，所述的模型箱内侧面敷设有四氟乙烯膜或涂敷润滑剂以减小填土与侧壁之间的摩擦。
作为优选，所述的加筋轮胎串联构成加筋轮胎层。
作为优选，所述的反力装置、反力装置梁框架、油压千斤顶均设置有四个。
本实用新型的优点以及有益效果在于：
1.本试验装置可开展拉拔试验，并且可实施模型试验，提高了设备的利用率，节省了成本；
2.轮胎筋材的应变和模型边坡的位移，分别是通过钢丝位移法量测系统和显微镜量测得的，试验数据的精确高；
3.竖向加载和水平加载操作过程简单省时，同时压力和位移数据可精确获取，能够对模型施加持续稳定的压力。
4.除可开展常规加筋材料试验研究外，可针对特殊筋材开展试验和监测，真实地反映特殊加筋土结构的稳定性和变形特征。
附图说明
图1：为本实用新型实施例的装置的剖面结构简图；
图2：为本实用新型实施例的装置的模型框架主体的结构简图；
图3：为本实用新型实施例的反力装置梁框架结构简图；
图4：为本实用新型实施例的轮胎加筋拉拔试验平面示意图。
具体实施方式
下面结合参考附图进一步描述本技术方案，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，但该描述仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
请见图1、图2、图3和图4，本实用新型所采用的技术方案是：一种轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，包括模型系统、加载系统和测量系统；模型系统由模型箱和四个反力装置14组成，模型箱前后两侧面由模型框架主体组成，模型框架主体由四根横向角钢21和四根竖向角钢22焊接而成，模型箱左右两侧面及底面由木质模型隔板嵌入横向角钢21和竖向角钢22内侧密封，模型框架主体的中空部分用玻璃质模型隔板23嵌入横向角钢21和竖向角钢22内侧密封，木质模型隔板和玻璃质模型隔板23用于水平加劲钢肋和竖向加劲钢肋加固以增强模型装置刚度；四个反力装置14均分别安装在四个反力装置梁框架内，反力装置梁框架由四根竖梁18、两根纵梁19以及三根横梁20构成，三根横梁20分别固定在两根纵梁19的两端和中间，四根竖梁18对称地焊接在模型箱前后两侧面的上部横向角钢21上；模型箱内侧面敷设有四氟乙烯膜或涂敷润滑剂以减小填土与侧壁之间的摩擦；加载系统包括竖向加载子系统和水平加载子系统，竖向加载子系统包括四个油压千斤顶13和加载板14，加载板14安装在模型箱内部，油压千斤顶13安装在加载板14上，位于反力装置梁框架内；加筋轮胎17串联构成加筋轮胎层；水平加载子系统包括拉拔荷载施加系统11和由钢丝绳制作而成的第一拉线161，拉拔荷载施加系统11通过拉线161与加筋轮胎17连接，施加水平荷载；测量系统包括位移测量系统12和由钢丝绳制作而成的第二拉线162，位移测量系统12通过第二拉线162与加筋轮胎17连接，用于测量第二拉线162的位移，钢丝绳套设在塑料小软管24内，塑料小软管24内充填黄油以加强润滑；
本实用新型的工作原理是：竖向和水平加载均通过油压泵提供动力，推动油压千斤顶13产生行程，油压千斤顶13底部与反力装置14相连从而使千斤顶顶部推动竖向加载板15或拉动加筋轮胎17，油压泵提供压力由压力表读取，位移则由位移传感器读取。同时，在加筋土内部埋设的压力盒可读取坡体内部压力数据。开展模型试验时，仅有竖向油压千斤顶13工作，油压千斤顶13传递至加载板15的压力均匀施加在装置内加筋土上，使土体产生沉降直至破坏；开展拉拔试验时，竖向油压千斤顶13首先施加竖向压力至设定值，然后拉拔荷载施加设备11工作拉动轮胎，使轮胎与填土产生相对滑动。
本实用新型在进行模型试验时，在木质模型隔板和玻璃模型隔板23围成的空间内，根据设定密实度，组成堆筑填土并进行夯实，加筋轮胎17相互绑扎串联后亦逐层布置，在堆筑模型过程中在内部埋设土压力盒，在玻璃模型隔板23和填土间布置有色钢珠并在玻璃模型隔板23上标明初始位置；模型填筑完成后，在坡面一侧按固定间距布置有色钢珠并安放一标尺，在模型箱有斜坡一侧固定位置安放相机并用三角架固定；在填土顶部平稳安放加载板15，通过油压泵提供动力，并由压力表读取荷载压力值，填土内各测点压力数据由埋设的压力盒读取；每次加载稳定后，装置侧面有色钢珠位置均进行一次标注，坡面布置的有色钢珠则通过遥控对相机操作进行拍摄，防止使相机位置发生变动；加载结束后对装置侧面有色钢珠相邻两次标注的位置进行量测，并计算其水平和竖直位移，配合压力表数据便可绘制边坡荷载-位移曲线；将坡面布置的有色钢珠的照片导入MATLAB中，分别用鼠标点取各测点的坐标，相邻时间同一测点的坐标用同样方法获取，比较相邻时间同一测点的坐标边便可计算出测点的图上位移，由于测点的图上位移与真实位移与相机与坡面距离、相机倾斜角度、填土坡度有关，并呈线性关系，因此将测点图上位移可通过标尺的图上间距进行线性换算，由此可得出荷载-坡面位移曲线。
本实用新型在进行拉拔试验时，填土步骤基本与模型试验相同，当填土达到一定高度，将相互串联的加筋轮胎17埋置在填土中，并通过第一拉线161使最前排轮胎与拉拔荷载施加系统11的横梁相连；模型填筑完成后，首先通过油压泵使竖向有呀千斤顶13产生行程，荷载施加在加载板15后在填土表面产生均布力，通过压力表读取竖向荷载压力值；竖直荷载稳定后，拉拔荷载施加系统11的油压千斤顶拉动第一拉线161使轮胎产生位移，由压力表读取水平荷载值，由位移传感器记录千斤顶水平行程；第二拉线162的一端固定在轮胎的待测位移点，外围为塑料小软管24，软管内充填黄油以加强润滑，另一端连接模型箱后部位移测量系统12，当加筋轮胎17发生变形时，加筋轮胎17前后测点的位移值之差为该加筋轮胎17变形值。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：包括模型系统、加载系统和测量系统；
所述的模型系统由模型箱和反力装置（14）组成，所述的模型箱前后两侧面由模型框架主体组成，所述的模型框架主体由四根横向角钢（21）和四根竖向角钢（22）焊接而成，所述的模型箱左右两侧面及底面由木质模型隔板嵌入所述的横向角钢（21）和竖向角钢（22）内侧密封，所述的模型框架主体的中空部分用玻璃质模型隔板（23）嵌入所述的横向角钢（21）和竖向角钢（22）内侧密封，所述的木质模型隔板和玻璃质模型隔板（23）用于水平加劲钢肋和竖向加劲钢肋加固以增强模型装置刚度；所述的反力装置（14）安装在反力装置梁框架内，所述的反力装置梁框架由四根竖梁（18）、两根纵梁（19）以及三根横梁（20）构成，三根横梁（20）分别固定在两根纵梁（19）的两端和中间，所述的四根竖梁（18）对称地焊接在所述的模型箱前后两侧面的上部横向角钢（21）上；
所述的加载系统包括竖向加载子系统和水平加载子系统，所述的竖向加载子系统包括油压千斤顶（13）和加载板（14），所述的加载板（14）安装在所述的模型箱内部，所述的油压千斤顶（13）安装在所述的加载板（14）上，位于所述的反力装置梁框架内；所述的水平加载子系统包括拉拔荷载施加系统（11）和第一拉线（161），所述的拉拔荷载施加系统（11）通过所述的拉线（161）与加筋轮胎（17）连接，施加水平荷载；
所述的测量系统包括位移测量系统（12）和第二拉线（162），所述的位移测量系统（12）通过所述的第二拉线（162）与加筋轮胎（17）连接，用于测量所述的第二拉线（162）的位移。
2.根据权利要求1所述的轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：所述的第一拉线（161）、第二拉线（162）均为钢丝绳。
3.根据权利要求2所述的轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：所述的钢丝绳套设在塑料小软管（24）内，所述的塑料小软管（24）内充填黄油以加强润滑。
4.根据权利要求1所述的轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：所述的模型箱内侧面敷设有四氟乙烯膜或涂敷润滑剂以减小填土与侧壁之间的摩擦。
5.根据权利要求1所述的轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：所述的加筋轮胎（17）串联构成加筋轮胎层。
6.根据权利要求1所述的轮胎加筋土结构拉拔模型两用试验装置，其特征在于：所述的反力装置（14）、反力装置梁框架、油压千斤顶（13）均设置有四个。
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