CN209043787U - 一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，包括设于低温试验箱内的自下而上填充有土样层和结构物试块的试样桶、分别与试样桶内结构物试块的上端和低温试验箱顶壁固连的吊挂机构、及与试样桶下端固连的用于竖直拉伸试样桶的加载机构，所述吊挂机构上安装有与数据采集仪相连的拉力传感器。本实用新型具有可在低温环境下测量土样层与结构物接触面抗拉强度，且造价低，精度高，在较小的操作空间内，可提供稳定的拉力的特点，适用于测量低温下土与结构物的竖向冻结强度。

Description

一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置

技术领域

本实用新型属于测量低温下土与结构物的竖向冻结强度的技术领域，具体地说，涉及一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验的装置。

背景技术

与常规土不同，冻土与结构物之间具有不可忽视的抗拉强度，是冻土地区影响结构物基础冻拔的原因之一，有待于进一步试验研究。常温下土体抗拉试验装置是研究土的抗拉强度而非土与结构物的抗拉强度，且许多常规的土工实验装置，在低温环境下并不适用。其中，土样层抗拉实验装置，在常温下就没有统一的精度控制要求，都是由其它实验装置改造而成，并且这些经改造的试验装置，若在低温环境中使用，常面临操作空间受限、造价高昂、精度难以控制等问题，极大地限制了试验的可操作范围。因此，亟待研发一种适用于低温环境下土与结构物抗拉强度试验装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种可在低温环境下测量土样层与结构物接触面抗拉强度，且造价低，精度高，在较小的操作空间内，可提供稳定的拉力的用于土与结构物接触面低温抗拉试验的装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，包括设于低温试验箱内的自下而上填充有土样层和结构物试块的试样桶、分别与试样桶内结构物试块的上端和低温试验箱顶壁固连的吊挂机构、及与试样桶下端固连的用于竖直拉伸试样桶的加载机构，所述吊挂机构上安装有与数据采集仪相连的拉力传感器。

优选的，所述吊挂机构包括两个分别固定于所述低温试验箱顶壁和所述结构物试块上端端面上的第一挂钩，及两端分别与两所述第一挂钩固连的第一钢丝绳，所述拉力传感器安装于所述第一钢丝绳上。

优选的，所述加载机构包括固连于所述试样桶底端端面中心位置处的第二挂钩，和设于所述第二挂钩正下方的与所述低温试验箱固连的定滑轮，及固定于低温试验箱内的应变控制式直剪仪，所述应变控制式直剪仪与第二挂钩通过与所述定滑轮滑动连接的第二钢丝绳连接，所述第二钢丝绳通过定滑轮的转换呈L形，以构成所述应变控制式直剪仪对第二钢丝绳水平施加拉力时，所述试样桶承受竖直向下的拉力。

优选的，所述试样桶包括自上而下依次固连的上段桶、下段桶及底座。

优选的，所述上段桶包括至少两个沿所述下段桶的周向均匀设置的具有沿下段桶的径向向外凹陷的圆柱形曲面的夹持板，所述夹持板通过沿下段桶的轴向间隔设置的喉箍紧固并形成圆筒状的结构。

优选的，所述下段桶的内壁均匀地布满凸起。

优选的，所述试样桶为玻璃材料或亚克力材料制成的结构。

优选的，所述低温试验箱包括箱体和置于箱体内的制冷机构。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：设置的低温试验箱能够为置于其内的试样桶中的土样层和结构物试块创造低温环境，并通过吊挂机构和加载机构，实现在低温环境下土样层与结构物接触面抗拉强度的测量，对冻土地区结构物基础的冻拔研究提供了数据支持；本实用新型具有结构简单、造价低、精度高，在较小的操作空间内，可提供稳定的拉力的特点，能够准确模拟冻土与结构物接触面的抗拉强度。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例去除上段桶的结构示意图；

图2为本实用新型实施例上段桶的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例试样桶的结构示意图。

标注部件：1-第一挂钩，2-拉力传感器，3-数据采集仪，4-下段桶，5-底座，6- 第二挂钩，7-定滑轮，8-第二钢丝绳，9-应变控制式直剪仪，10-第一钢丝绳，11- 土样层，12-结构物试块，13-低温试验箱，14-夹持板,15-喉箍。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置

本实施例公开了一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，如图1、图2所示，包括低温试验箱13、试样桶、吊挂机构和加载机构。

其中，低温试验箱13为一个封闭的箱体，其上设置有制冷压缩机(图中未示出)，用于降低低温试验箱13内的温度。

试样桶设置在低温试验箱13内，试样桶内自下而上填充有土样层11和结构物试块12。试样桶包括自上而下依次固定连接的上段桶、下段桶4及底座5，下段桶4为与上段桶等高且内径相同的圆柱状的套体。上段桶包括至少两个沿下段桶4的周向均匀设置的具有沿下段桶4的径向向外凹陷的圆柱形曲面的夹持板14，本实施例夹持板14的数量为两个，夹持板14通过沿下段桶4的轴向间隔设置的喉箍15紧固并形成圆筒状的结构。本实施例为了方便拆卸，上段桶、下段桶4和底座5采用玻璃或亚克力材料制成，上段桶的内壁光滑，而为了增加下段桶4中土样与下段桶4的摩阻力，下段桶4的内壁上均匀地布满凸起(图中未示出)，一般采用的工艺是将下段桶4内壁及底座5进行磨砂。本实施例也可以根据不同结构物的尺寸，改变试样桶的尺寸，方便测量不同尺寸的结构物与土接触面的抗拉强度、灵活方便、造价低，且重复利用率高，试样桶采用上下两部分构成，上段桶采用两个夹持板14拼装而成，在土样制作完成后，可以从侧向方便拆除，然后进行低温冻样。上段桶的侧向拆除可以减少对土样的破坏，降低实验误差。

吊挂机构包括第一钢丝绳10和两个第一挂钩1，两个第一挂钩1分别固定在低温试验箱13顶壁和结构物试块12上端端面上，第一钢丝绳10上安装有与数据采集仪3连接的拉力传感器2，第一钢丝绳10的两端分别绑扎固定在两个第一挂钩1上。

加载机构包括固定连接在试样桶底端端面中心位置处的第二挂钩6，第二挂钩6的正下方安装有与低温试验箱13固定连接并可以转动的定滑轮7，且低温试验箱13内固定安装有应变控制式直剪仪9。应变控制式直剪仪9与第二挂钩6通过与定滑轮7滑动连接的第二钢丝绳8连接，其中，第二钢丝绳8通过定滑轮7的转换呈L形，使应变控制式直剪仪9对第二钢丝绳8水平施加拉力时，试样桶承受竖直向下的拉力。本实施例采用应变控制式直剪仪9，使位移为匀速增长，并且可以根据实际情况调节不同的增长速度，进而可以实现拉力匀速增长，并且增长速率可控，提高了加载精度。

本实用新型实施例的试验过程如下：

首先，在上段桶中放入结构物试块12，然后用喉箍15将结构物试块12与上段桶固定，将两个夹持板14拼接成整桶，在上段桶内部放置玻璃纸，防止在砸样过程中，土样从上段桶的接缝处溢出；然后，用喉箍15将上段桶与下段桶4固定，同样在上段桶与下段桶4的接口内部放置玻璃纸，防止土样的溢出，此时试样桶制作完毕，形成如图3所示的结构。

将试验用土根据干密度法制入试样桶中，砸样过程采用分层刮毛法，土样层11制作完成。在制作完成的土样层11上方用高强度耐低温胶水胶结底座5，在底座5上方中央位置粘结加载挂钩，待胶水达到强度要求，将试样桶翻转，拆除固定上段桶和下段桶4的喉箍15，将上段桶拆除，并于结构物试块12的中央位置粘结第一挂钩1，至此试验样本制作完成。

将制作完成的试验样本用保鲜膜进行包样，防止在冻样过程中水分流失。将包完的试样放入低温试验箱13，调节温度至试验温度进行冻样。冻样结束后，将试验样本的两个第一挂钩1与第一钢丝绳10连接，并使第一钢丝绳10处于张紧状态，第二挂钩6 通过第二钢丝绳8及滑轮与应变控制式直剪仪9相连，其中，第一钢丝绳10与第二钢丝绳8为无弹力钢丝绳。将拉力传感器2与数据采集仪3接通，调节应变控制式直剪仪9，直到拉力传感器2的示数开始波动，固定应变控制式直剪仪9的转动速率；最后，开启应变控制式直剪仪9，计算机开始记录数据。直到试样出现裂缝，或者数据处于不变状态，试验结束。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：包括设于低温试验箱内的自下而上填充有土样层和结构物试块的试样桶、分别与试样桶内结构物试块的上端和低温试验箱顶壁固连的吊挂机构、及与试样桶下端固连的用于竖直拉伸试样桶的加载机构，所述吊挂机构上安装有与数据采集仪相连的拉力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述吊挂机构包括两个分别固定于所述低温试验箱顶壁和所述结构物试块上端端面上的第一挂钩，及两端分别与两所述第一挂钩固连的第一钢丝绳，所述拉力传感器安装于所述第一钢丝绳上。

3.根据权利要求1所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述加载机构包括固连于所述试样桶底端端面中心位置处的第二挂钩，和设于所述第二挂钩正下方的与所述低温试验箱固连的定滑轮，及固定于低温试验箱内的应变控制式直剪仪，所述应变控制式直剪仪与第二挂钩通过与所述定滑轮滑动连接的第二钢丝绳连接，所述第二钢丝绳通过定滑轮的转换呈L形，以构成所述应变控制式直剪仪对第二钢丝绳水平施加拉力时，所述试样桶承受竖直向下的拉力。

4.根据权利要求1所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述试样桶包括自上而下依次固连的上段桶、下段桶及底座。

5.根据权利要求4所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述上段桶包括至少两个沿所述下段桶的周向均匀设置的具有沿下段桶的径向向外凹陷的圆柱形曲面的夹持板，所述夹持板通过沿下段桶的轴向间隔设置的喉箍紧固并形成圆筒状的结构。

6.根据权利要求4所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述下段桶的内壁均匀地布满凸起。

7.根据权利要求1所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述试样桶为玻璃材料或亚克力材料制成的结构。

8.根据权利要求1所述的一种用于土与结构物接触面低温抗拉试验装置，其特征在于：所述低温试验箱包括箱体和置于箱体内的制冷机构。