CN206725339U - 一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置包括底座，底座上侧设置有支撑框架，支撑框架一侧设置有录像装置，录像装置固定在支架上端，支架下端固定在底座上侧，支撑框架为矩形框架，包括框架下梁，与框架下梁平行设置的框架上梁，以及分别设置在框架下梁与框架上梁两端，两个框架支柱之间设置有两个水平加荷板，且水平加荷板上端与框架上梁垂直连接，下端与框架下梁垂直连接，两个水平加荷板之间设置有竖向加荷板，竖向加荷板能够沿水平加荷板上下移动，水平加荷板与水平加力装置的一端连接，水平加力装置的另一端与框架支柱连接，竖向加荷板与竖向加力结构的一端连接，竖向加力装置的另一端与框架上梁连接。

Description

一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置

技术领域

本实用新型涉及一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置，特别涉及平面光弹试验中面力模拟地应力的加载。

背景技术

光测弹性学方法(photoelasticity)，简称光弹性法，是将光学和力学紧密结合进行应力分析的一种试验技术，采用具有双折射性能的透明材料制作出和被研究对象形状几何相似的模型，并使模型受力情况与被研究对象的荷载相似，将受力后的模型置于偏振光场之中，即可以显示所形成的与应力场有关的干涉条纹图像，形成的这些条纹图像与模型内部各点的应力及受力模型的边界有关，根据光弹性原理，便可以求出模型的内部和表面的各点应力方向、大小。

光弹性法从1816年布儒斯特(Devid Brewster)发现透明非晶体材料的人工双折射现象算起，至今已有200年的历史。随着经济的发展，光弹性法已经成为一门成熟的实验技术，广泛用于机械设计、水利工程建筑、桥梁工程、房屋建造等许多领域，在建立设计准则、提高工程可靠性，减轻重量、降低成本等方面也积累了许多经验。光弹性技术仍在不断发展，用它来研究工程结构的热应力、动态应力、弹塑性应力等问题，都已取得成效，光弹性法在土木工程领域的应用，为该领域提供了一种迅速、准确，经济、有效的应力分析方法，其主要特点是直观性强，可以得到全场信息。通过光弹试验，可以直接测定那些形状及受力复杂的构件的应力，不仅可以准确的分析平面问题，而且能够有效解决三维问题，同时也能迅速、准确地找到应力集中部位，确定构件的应力集中系数，为优化结构设计，提高结构性能提供试验依据。

随着煤矿开采深度、广度和强度的不断增加，深部高应力巷道围岩变形增大，支护成本成倍增加。深部巷道大变形的稳定及控制，已成为深部煤炭资源开发面临的难题之一。根据工程经验总结出的现代支护理念认为：巷道的稳定性控制应适当允许围岩变形，并充分提高和发挥围岩自身承载力，与支护结构共同形成互相协调、互相作用的支承系统；该支护理念已被广泛接受，并提出了一次支护(锚杆+喷层)-可缩层(泡沫塑料等可缩材料)-二次支护(钢筋混凝土结构层、锚索、注浆、U型钢、W钢带等)等支护结构形式，对于解决深部巷道围岩稳定性问题具有较明显的效果。对于这种复合支护体系中各结构单元或部分组合单元的作用，国内外做过大量的物理、数值和理论研究，但目前还没有对这种复合支护体系整体耦合作用进行研究。

提供一种能够利用带底拱巷道断面的平面光弹模型来研究巷道的平面应变问题，并设计光弹试验所需的三方向力加载装置，实现了对较大平面光弹模型外围进行均布力加载，达到模拟地应力的目的，已经是一个急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置，其特征在于：包括底座，所述底座上侧设置有支撑框架，支撑框架一侧设置有录像装置，所述录像装置固定在支架上端，支架下端固定在底座上侧，所述支撑框架为矩形框架，包括框架下梁，与框架下梁平行设置的框架上梁，以及分别设置在框架下梁与框架上梁两端，且与框架下梁与框架上梁垂直固定连接的框架支柱，两个所述框架支柱之间设置有两个水平加荷板，水平加荷板能够沿框架上梁方向左右移动，且水平加荷板上端与框架上梁垂直连接，下端与框架下梁垂直连接，两个所述水平加荷板之间设置有竖向加荷板，所述竖向加荷板能够沿水平加荷板上下移动，所述水平加荷板与水平加力装置的一端连接，水平加力装置的另一端与框架支柱连接，所述竖向加荷板与竖向加力装置的一端连接，竖向加力装置的另一端与框架上梁连接。

优选地，所述框架下梁设置有下滑轨，框架下梁上侧设置有下滑动卡槽与模板下卡槽，所述框架上梁设置有上滑轨，框架上梁下侧设置有加荷板上滑动卡槽，所述上滑轨与下滑轨均为贯穿支撑框架前后面的直槽口结构，所述框架支柱设置有由支撑框架内侧向外侧贯穿的支柱直槽口。

优选地，所述水平加荷板包括两个支撑板，两个支撑板之间设置有卡板，卡板两端设有插孔，支撑板设置有与卡板位置对应的插孔，两者通过插栓插接，所述卡板内侧设置有卡槽，所述支撑板设置有竖向直槽口，竖向直槽口位于卡板外侧，支撑板两端设置有定位插孔。

优选地，支撑板两端分别滑动插接在上滑动卡槽、下滑动卡槽内，支撑板通过两端定位插孔与上滑轨、下滑轨滑动插接。

优选地，录像装置为录像机。

本实用新型的有益效果是：稳定性好，实用性强，能很好的适应三方向加力加载，可以适应不同大小光弹试验模型，设置录像装置方便对光弹试验时模型受力条纹波动方便记录。

附图说明

图1是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的支撑框架主视示意图；

图3是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的框架下梁横截面剖视示意图；

图4是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的框架上梁横截面剖视示意图；

图5是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的框架支柱左视示意图；

图6是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的水平加荷板立体结构示意图；

图7是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的水平加荷板正面示意图；

图8是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的竖向加荷板立体示意图；

图9是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的支架示意图；

图10是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的竖向加力装置示意图；

图11是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的水平加力装置示意图；

图12是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的锁紧装置示意图；

图13是本实用新型一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置的水平稳压器、上稳压器置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图13所示，本实用新型提供一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置，包括底座1，底座1上侧设置有支撑框架7，支撑框架7一侧设置有录像装置2，录像装置采用录像机，录像机正对支撑框架所形成的面，录像机主要记录试验时光弹模型受压是的波纹动态，录像装置2固定在支架8上端，支架8下端固定在底座1上侧，支撑框架7为矩形框架，包括框架下梁71，与框架下梁71平行设置的框架上梁72，以及分别设置在框架下梁与框架上梁两端，且与框架下梁与框架上梁垂直固定连接的框架支柱73，两个框架支柱(73)之间设置有两个水平加荷板4，水平加荷板4能够沿框架上梁方向左右移动，且水平加荷板4上端与框架上梁垂直连接，下端与框架下梁垂直连接，水平加荷板直接与框架上梁连接简化了内部构造，同时也方便适应不同大小的光弹模型进行试验，两个水平加荷板之间设置有竖向加荷板6，竖向加荷板6能够沿水平加荷板上下移动，水平加荷板与水平加力装置3的一端连接，水平加力装置3的另一端与框架支柱连接，竖向加荷板与竖向加力装置5的一端连接，竖向加力装置5的另一端与框架上梁连接。

所述框架下梁71设置有下滑轨711，框架下梁上侧设置有下滑动卡槽712与模板下卡槽713，框架上梁72设置有上滑轨722，框架上梁下侧设置有加荷板上滑动卡槽721，上滑轨722与下滑轨711均为贯穿支撑框架前后面的直槽口结构，框架支柱73设置有由支撑框架7内侧向外侧贯穿的支柱直槽口731。

所述水平加荷板4包括两个支撑板41，两个支撑板41之间设置有卡板42，卡板两端设有插孔，支撑板41设置有与卡板42位置对应的插孔，两者通过插栓插接，卡板与支撑板插接插入高度不一的光弹模型，当光弹模型高是加装卡板，光弹模型低时卸下多与卡板，以便于竖向加荷板上下移动对光弹模型施加向下荷载，卡板内侧设置有竖向卡槽43，竖向卡槽用于卡接光弹模型，以保证光弹模型稳定，支撑板设置有竖向直槽口47，竖向直槽口47位于卡板外侧直槽口用于限定竖向加荷板移动位置，支撑板两端设置有定位插孔44。

所述支撑板41两端分别滑动插接在上滑动卡槽721、下滑动卡槽712内，支撑板通过两端定位插孔44与上滑轨、下滑轨711滑动插接。

所述竖向加荷板6设置有横向直槽口61，竖向加荷板6下侧设置有模板上卡槽62，模板上卡槽用于卡接光弹模型。

所述支架8包括倒V形支腿83，倒V形支腿与伸缩套管82固定连接，伸缩套管82与伸缩杆81滑动插接，便于对于不同模型调整到适合的高度，以方便拍摄。

所述底座1为四边形框架结构，底座1下侧设置有四个万向轮11，万向轮位于底座1的四边形框架拐角处，设置万向轮方便装置移动。

所述竖向压力装置5包括上稳压器53，上稳压器上侧与上压力感应器52一端连接，压力感应器将所受压力传送到外部数据处理系统和显示装置，方便数据记录和加力的控制，上压力感应器另一端与上电动液压缸51固定连接，电动液压缸出力稳定，有利于试验准确性；水平压力装置包括承压板31，承压板31一侧设置有定位垫33，定位垫上侧与水平稳压器32的一端连接，水平稳压器另一端与水平压力感应器34的一端连接，水平压力感应器34另一端与水平电动液压缸35一端连接，水平电动液压缸35另一端固定在锁紧装置36上，锁紧装置36与框架支柱73连接。

所述上稳压器53与水平稳压器32包括弹簧321，弹簧可以在光弹模型内部卸荷出现载荷波动时，通过释放弹性势能保持加载载荷的基本恒定，弹簧两端连接连个弹簧盖322，滑杆323垂直穿过两个弹簧盖322，与两个弹簧盖322滑动连接，滑杆保持弹簧盖沿滑杆方向竖直滑动，减小弹簧弯曲变形。

所述的锁紧装置36包括底板365，底板上侧竖直设置有固定柱361，固定柱两侧设置有两根与底板垂直连接的螺栓366，螺栓366与插板363连接，插板设置有与与固定柱361位置对应的通孔，插板上侧设置有螺母362，螺母与螺栓配合连接，定位柱顶端与电动液压装置连接，定位柱插入支柱直槽口与框架支柱滑动连接，当光弹模型较大，高度较高，为了对模型加力不偏斜将锁紧装置向上提起，提到模型中心高度，螺母与螺栓配合锁紧插板363，插板与底板配合卡紧框架支柱。

使用时，光弹模型（多为环氧树脂板材）安装前调整卡板插接数目保持和模型高度匹配，将光弹模型卡接本装置，调整锁紧装置高度置模板中心高度一致，启动录像装置，启动电动液压缸对模型施加荷载。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）上侧设置有支撑框架（7），支撑框架（7）一侧设置有录像装置（2），所述录像装置（2）固定在支架（8）上端，支架（8）下端固定在底座（1）上侧，所述支撑框架（7）为矩形框架，包括框架下梁（71），与框架下梁（71）平行设置的框架上梁（72），以及分别设置在框架下梁与框架上梁两端，且与框架下梁与框架上梁垂直固定连接的框架支柱（73），两个所述框架支柱(73)之间设置有两个水平加荷板（4），水平加荷板（4）能够沿框架上梁方向左右移动，且水平加荷板（4）上端与框架上梁垂直连接，下端与框架下梁垂直连接，两个所述水平加荷板之间设置有竖向加荷板（6），所述竖向加荷板（6）能够沿水平加荷板上下移动，所述水平加荷板与水平加力装置（3）的一端连接，水平加力装置（3）的另一端与框架支柱连接，所述竖向加荷板与竖向加力装置（5）的一端连接，竖向加力装置（5）的另一端与框架上梁连接；

所述框架下梁（71）设置有下滑轨（711），框架下梁上侧设置有下滑动卡槽（712）与模板下卡槽（713），所述框架上梁（72）设置有上滑轨（722），框架上梁下侧设置有加荷板上滑动卡槽（721），所述上滑轨（722）与下滑轨（711）均为贯穿支撑框架前后面的直槽口结构，所述框架支柱（73）设置有由支撑框架（7）内侧向外侧贯穿的支柱直槽口（731）；

所述水平加荷板（4）包括两个支撑板（41），两个支撑板（41）之间设置有卡板（42），卡板两端设有插孔，支撑板（41）设置有与卡板（42）位置对应的插孔，两者通过插栓插接，所述卡板内侧设置有竖向卡槽（43），所述支撑板设置有竖向直槽口（47），竖向直槽口（47）位于卡板外侧，支撑板两端设置有定位插孔（44）；

所述支撑板（41）两端分别滑动插接在上滑动卡槽（721）、下滑动卡槽（712）内，支撑板通过两端定位插孔（44）与上滑轨、下滑轨（711）滑动插接。

2.根据权利要求1所述的一种能调节加荷框架横向尺寸的光弹试验荷载施加装置，其特征在于：录像装置为录像机。