CN210090280U - 土体与不同材料间摩擦力测定装置 - Google Patents

Abstract

一种土体与不同材料间摩擦力测定装置的组成部分，包括工作台，工作台上设置有数字调速控制器及步进电机、土样及其他材料盒、加载机构及测量机构。所述工作台一端设置有所述数字调速控制器及步进电机，所述土样及其他材料盒包括上层土样盒及下层材料盒，所述下层材料盒与步进电机连接有传力杆，下层材料盒与工作台间设置有两排滚动钢珠，加载装置包括杠杆吊圈、杠杆、吊盘及砝码、平衡锤及紧固螺丝，杠杆吊圈设置于上层土样盒上方，所述测量机构包括应变圈及千分表，千分表置于应变圈内，应变圈与上层土样盒之间通过传力杆连接。通过所加砝码重量、千分表的初末读数及应变圈相关技术参数，以得出在不同荷载压力下，土体与不同材料之间的摩擦力。

Description

土体与不同材料间摩擦力测定装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程及道桥工程测量技术领域，特别是涉及一种土体与不同材料间摩擦力测定装置。

背景技术

随着当今社会的经济和科技的不断发展，桩基础工程以及桥梁工程等大型建筑的大量兴建，建筑物与土体之间的水平摩擦力的确定引起了巨大的关注，在桥梁的兴建、边坡的加固、基坑的开挖等土木工程中，土体与建筑物之间的摩擦力的对工程的施工有重要的作用，例如在桥梁结构的设计施工当中，桥台的侧向位移以及水平位移要通过桥台底部与土所产生的摩擦力控制。在软土地区，摩擦桩是主要承力桩，主要靠桩土之间的摩擦力承担上部荷载。然而土是一种复杂的三相体，土与不同材料间的摩擦力是两种不同材质界面作用力，其大小通过实验测定最为准确。目前国内外测定不同材料之间的摩擦系数测量仪可以测定塑料、金属、橡胶、纸板、编织袋、织物、输送带、木材、涂层等多种材料之间的静摩擦力和动摩擦力，广泛地应用与医药、农业播种、塑料产品包装、汽车行业、制衣行业等领域，但目前国内外还没有测定工程中的混凝土、钢材等不同材料与土体之间摩擦性能的装置。因此土体与不同材料间摩擦力测定装置对于桩及桥台材质的选择提供重要依据，对于实际工程的进行、降低工程危险具有重要意义。

鉴于目前的测量仪器体积过大，不易携带且没有专用于土体与不同材料间摩擦力测定装置的情况，有必要设计一种结构简单且足够精确的土体与不同材料间摩擦力测定装置，以解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种能够稳定可靠地实现土体与结构物接触面上挤压力和剪切力的施加，针对土体与结构物接触面间力学性能并利用现有的应变控制式直剪仪的结构原理加以改进用来测试的土体与不同材料间摩擦力测定装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种土体与不同材料间摩擦力测定装置的组成部分，包括工作台，工作台上设置有数字调速控制器及步进电机、土样及其他材料盒、加载机构及测量机构。所述工作台一端设置有所述数字调速控制器及步进电机，所述土样及其他材料盒包括上层土样盒，下层材料盒和传压帽，所述下层材料盒与步进电机连接有传力杆，下层材料盒与工作台间设置有两排滚动钢珠，所述加载装置包括杠杆吊圈、杠杆、吊盘及砝码、平衡锤及紧固螺丝，杠杆吊圈设置于上层土样盒上方，所述测量机构包括应变圈及千分表，千分表置于应变圈内，应变圈与上层土样盒之间通过传力杆连接。通过所加砝码重量、千分表的初末读数及应变圈相关技术参数，以得出在不同荷载压力下，土体与不同材料之间的摩擦力。

本实用新型土体与不同材料间摩擦力测定装置的工作原理为：在杠杆末端的吊盘上加减砝码，通过杠杆吊圈给实验土样施加均布竖向荷载。调节数字调速控制器，选择合适的速率，使步进电机匀速推动下层材料盒，上层土样盒和下层材料盒之间的作用力为摩擦力，土样盒将摩擦力传递到应变圈，应变圈产生形变，应变圈的形变则通过其中的千分表的示数表示出来。最后根据施加的竖向荷载的大小、千分表的初末读数之差及应变圈的相关技术参数即可得出实验土体与不同材料间的摩擦力及摩擦性能。

本实用新型的有益效果：

通过在杠杆吊盘上加减砝码对土体施加不同大小的均布竖向荷载，可以简单方便地改变土样上方的竖向力，多测几组数据减少实验的偶然性，通过数字调速控制器和步进电机对下层材料盒的推进，由上层土样盒将产生的摩擦力传递到应变圈，使其产生形变，从而使千分表读数发生改变，得到土样和材料之间的摩擦力大小，最后得出土样上方的竖向力、土样和材料之间的摩擦力以及两者之间的关系(求得静摩擦系数)，上述土体与不同材料间摩擦力测定装置可以对土体与不同材料接触面的力学性能进行测试，能对土体与不同材料接触面施加竖向荷载以及剪切力，而且此土体与不同材料间摩擦力测定装置加入了电动加载结构使得操作简便快捷，简化了土和桩基础以及土和桥台之间摩擦力的测定，解决了桩基础和墩台基础工程施工前数据采集的难题。

附图说明

图1为本实用新型土体与不同材料间摩擦力测定装置的结构示意图；

图2为本实用新型土体与不同材料间摩擦力测定装置的左视结构示意图；

图3为土样及其他材料盒的剖面结构示意图；

图中，1—调速控制器及步进电机、2—上层土样盒、3—紧固螺丝、4—杠杆吊圈、5—传压帽、6—应变圈、7—固定支座、8—滚动钢珠、9—杠杆、10—下层材料盒、11—吊盘及砝码、12—透水石、13—实验土样、14—其他材料、15—千分表、16—定位销孔、17—平衡锤、18—工作台。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本实用新型为一种土体与不同材料间摩擦力测定装置，如图1，工作台18上设置有数字调速控制器及步进电机1、土样及其他材料盒(2、5、10、12)、加载机构(3、4、9、11、 17)及测量机构(6、15)。所述工作台一端设置有所述数字调速控制器及步进电机1，所述土样及其他材料盒设置于数字调速控制器及步进电机1的右侧，包括上层土样盒2，下层材料盒10和传压帽5，所述下层材料盒10与步进电机1连接有传力杆，下层材料盒10与工作台间设置有两排滚动钢珠8，加载装置包括杠杆吊圈4、杠杆9、吊盘及砝码11、平衡锤17 及紧固螺丝3，杠杆9位于工作台下方正中，杠杆吊圈4与工作台面保持垂直，紧固螺丝3 位于传压帽5正上方，所述测量机构包括应变圈6及千分表15，应变圈6固定在固定支座7 上，千分表15置于应变圈6内，应变圈6与上层土样盒2之间通过传力杆连接。通过所加砝码重量、千分表的初末读数及应变圈相关技术参数，以得出在不同荷载压力下，土体与不同材料之间的摩擦力。

本实用新型土体与不同材料间摩擦力测定装置的使用过程为：

步骤一：取出仪器箱与仪器四周塞块，将仪器置于平台上。

步骤二：检查杠杆9两侧与杠杆吊圈4是否相摩，轴承滚动应灵活，调整平衡锤，使杠杆自重基本平衡。

步骤三：检查下层材料盒10，滚动钢珠8应滚动灵活且没有异物卡阻，在下层材料盒10 放入不同材料14，取适量土样13放入上层土样盒2中稍稍压实，在土体上放置透水石12，并将传压帽5置于透水石12上。

步骤四：将定位销钉插入定位销孔16，使上下两层盒对齐，调节上下两层盒，使上层土样盒刚好接触应变圈6，千分表15对零，若需要测量土样下沉量，则应安装好垂直移位千分表，同时将垂直移位千分表对零，旋紧紧固螺钉3，适量抬高杠杆9，若试样未经预压可略高，以免加后土样下沉而使杠杆过于倾斜。

步骤五：按工程实际需要施加垂直荷载，待土样13受载和固定后，拔出定位销钉，调节数字调速控制器，使步进电机以适当的速率匀速推动，观察千分表15指针，待其读数达到最大值时，记下此时的数值。

步骤六：记下示数后，按下数字调速控制器上对应停止的按键，取下杠杆吊盘上的砝码 11并将杠杆9放在原来的挂钩处(即取消垂直载荷)，然后按下数字调速控制器1上对应后退按键直至步进电机恢复原样，将紧固螺钉3旋出取下传压帽5、透水石12、土样13和下层的材料14，测量完成。

步骤七：根据施加的砝码重量、千分表的初末读数之差及应变圈的相关技术参数算出实验土体与不同材料间在特定竖向荷载下的摩擦力及摩擦性能。

步骤八：若要继续测量不同竖向荷载下的摩擦力或土与其他材料之间的摩擦力，则重复上述步骤四～七。

经实验证明，本土体与不同材料间摩擦力测定装置可以实现通过对土体与不同材料间施加竖向荷载及剪切力，得出土体与不同材料间的摩擦力的实验目的，且具有较高的精度，结构简单，具有较高的实用性，满足实际工程的要求。

本具体实施方式仅用于对本实用新型的详细说明，相关领域技术人员可以对本实用新型进行修改或替换，但其修改及替换没有脱离本技术方案的宗旨和范围，其均涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种土体与不同材料间摩擦力测定装置，其特征在于，包括：工作台，设置于所述工作台上的数字调速控制器及步进电机、土样及其他材料盒、加载机构及测量机构，所述工作台一端设置有所述数字调速控制器及步进电机，所述土样及其他材料盒设置于数字调速控制器及步进电机的右侧，包括上层土样盒、下层材料盒、透水石及传压帽，所述下层材料盒与步进电机连接有传力杆，下层材料盒与工作台间设置有两排滚动钢珠，所述加载机构包括杠杆吊圈、杠杆、吊盘及砝码、平衡锤及紧固螺丝，所述测量机构包括应变圈及千分表，应变圈与上层土样盒之间通过传力杆连接。

2.根据权利要求1所述的土体与不同材料间摩擦力测定装置，其特征在于：所述数字调速控制器及步进电机，步进电机与所述下层材料盒之间通过传力杆连接。

3.根据权利要求1所述的土体与不同材料间摩擦力测定装置，其特征在于：所述下层材料盒与工作台间设置有两排滚动钢珠，钢珠置于工作台的固定凹槽内，用于减小下层材料盒与工作台间的摩擦力，使下层材料盒可以水平滑动，上层土样盒位于下层材料盒的正上方，可以通过定位销孔进行对正。

4.根据权利要求1所述的土体与不同材料间摩擦力测定装置，其特征在于：杠杆位于工作台下方正中，吊盘及砝码位于杠杆的一侧，通过加减砝码来改变对实验土样的竖向荷载，杠杆吊圈与工作台面保持垂直，紧固螺丝位于传压帽正上方。

5.根据权利要求1所述的土体与不同材料间摩擦力测定装置，其特征在于：应变圈固定在固定支座上，千分表置于应变圈内，用于测定应变圈的形变量，应变圈与上层土样盒之间通过传力杆连接。

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