一種管樁豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 管粧豎向靜載是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括豎向抗壓和豎向抗拔。室內(nèi)模型試驗(yàn)是一 種研宄管粧靜載的有效手段，可以通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)的方法研宄其機(jī)理。目前，管粧豎向靜 載試驗(yàn)多為現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，室內(nèi)模擬試驗(yàn)應(yīng)用還是很少，室內(nèi)靜載模擬試驗(yàn)在抗拔方面的 研宄更為少見(jiàn)，而且室內(nèi)模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置及模擬方法還很不成熟?，F(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?有用磚塊、水泥和砂漿砌成的矩形容器。該方法施工簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)而且造價(jià)較低，但是此 模型箱不可移動(dòng)并且不便于觀察試驗(yàn)過(guò)程中粧與土的變化?，F(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖溥€有用角鋼 和鋼板焊接而成的，該模型箱與用磚塊、水泥和砂漿砌成的矩形容器相比有一定的優(yōu)點(diǎn)，該 模型箱便于移動(dòng)，便于試驗(yàn)過(guò)程中的移動(dòng)需要，但是此模型箱仍然不便于觀察試驗(yàn)過(guò)程中 粧與土的變化?，F(xiàn)有的加載裝置也是各有不同，有采用特制螺桿，以人工勻速旋轉(zhuǎn)施加粧頂 荷載的試驗(yàn)加載裝置，該加載裝置螺桿旋轉(zhuǎn)可能產(chǎn)生扭矩，對(duì)試驗(yàn)的干擾比較大，從而導(dǎo)致 試驗(yàn)的控制精度降低?，F(xiàn)有的加載裝置也有用伺服電機(jī)加載的，該裝置人為干擾的影響相 對(duì)較小，相對(duì)采用特制螺桿加載的裝置試驗(yàn)的控制精度有了大幅提高，但是此加載方式不 能很好的模擬現(xiàn)實(shí)中的管粧豎向靜載試驗(yàn)。
[0003] 綜上可知，現(xiàn)有的管粧室內(nèi)模擬裝置及模擬方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以選擇一種更優(yōu) 的管粧室內(nèi)模擬裝置及模擬方法對(duì)試驗(yàn)的精度控制很關(guān)鍵。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種管粧豎向靜載試驗(yàn) 可視化模擬裝置，可以很好的模擬現(xiàn)實(shí)中的管粧豎向靜載試驗(yàn)，不僅可以模擬豎向抗壓試 驗(yàn)，還可以模擬豎向抗拔試驗(yàn)，提高試驗(yàn)精度，可以恒力和均勻加載，可以自由調(diào)節(jié)，方便壓 單粧和群粧。更重要的一點(diǎn)是，可以通過(guò)可視化裝置很直觀的觀察到試驗(yàn)過(guò)程中粧與土的 變化。
[0005] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，加載 系統(tǒng)用螺栓固定在反力架上，加載系統(tǒng)包括推拉電動(dòng)機(jī)、拉壓傳感器和推拉桿；推拉電動(dòng)機(jī) 固定在反力架上，推拉桿連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋將拉壓傳 感器和推拉桿連接，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備上；加載系統(tǒng)的推拉桿穿過(guò) 反力架上的預(yù)留孔；模型粧上端通過(guò)連接套管連接在推拉桿的下方，連接套管中部為薄鋼 板，上部為與推拉桿匹配的圓形鋼管，下部為與模型粧匹配的半圓形鋼管；模型粧穿過(guò)定位 板上的預(yù)留孔，定位板通過(guò)連接鈕扣固定在支架上，反力架上的預(yù)留孔與穿過(guò)定位板上的 預(yù)留孔在同一鉛垂線上；模型粧下端穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔伸入模型箱內(nèi)。
[0006] 本實(shí)用新型的有益效果為：首先，由于試驗(yàn)過(guò)程中反力架一般是固定不動(dòng)的，但有 時(shí)試驗(yàn)需要改變壓粧位置，本實(shí)用新型模型箱便于移動(dòng)，為試驗(yàn)提供了有利條件。同時(shí)，試 驗(yàn)設(shè)備可進(jìn)行豎向抗壓靜載試驗(yàn)和豎向抗拔靜載試驗(yàn)，分級(jí)加載控制可實(shí)現(xiàn)伺服控制且數(shù) 據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集保證精度減少人為誤差。其次，可以通過(guò)可視化裝置很直觀的觀察到試驗(yàn) 過(guò)程中粧與土的變化。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1為本實(shí)用新型的模型試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 圖2為本實(shí)用新型的模型試驗(yàn)裝置正二視圖。
[0009] 圖3為本實(shí)用新型的模型箱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖4為本實(shí)用新型的連接套管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖中，1.模型箱，2.定向滑輪，3.模型粧，4.支架固定鈕扣，5.預(yù)留孔，6.連接套 管，7.推拉桿，8.加載系統(tǒng)，9.反力架，10.定位板，11.支架，12.連接鈕扣，13.加載數(shù)據(jù) 控制設(shè)備，14.靜態(tài)應(yīng)變儀，15.高清數(shù)碼相機(jī)，16.電腦，17.鋼板，18.橫肋，19.鋼化玻璃， 61.薄鋼板，62.圓形鋼管，63.半圓形鋼管。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本實(shí)用新型管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1~4所示，加載系統(tǒng) 8用螺栓固定在反力架9上。加載系統(tǒng)8包括推拉電動(dòng)機(jī)、拉壓傳感器和推拉桿7。推拉電 動(dòng)機(jī)固定在反力架9上，推拉桿7連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿7中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋 將拉壓傳感器和推拉桿連接起來(lái)，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備13上。加載系 統(tǒng)8的推拉桿7穿過(guò)反力架9上的預(yù)留孔5。四個(gè)支架11用支架固定鈕扣4固定在地面滑 槽上。模型粧3采用半模鋁管，上端通過(guò)連接套管6連接在推拉桿7的下方，該連接套管6 中部為薄鋼板61，上部為與推拉桿7匹配的圓形鋼管62,下部為與模型粧3匹配的半圓形 鋼管63。模型粧3穿過(guò)定位板10上的預(yù)留孔5,定位板10通過(guò)連接鈕扣12固定在支架11 上，通過(guò)保證反力架9上的預(yù)留孔5與穿過(guò)定位板10上的預(yù)留孔5在同一鉛垂線上來(lái)保證 壓粧的垂直度。模型粧3下端穿過(guò)定位板10上的預(yù)留孔5伸入模型箱1內(nèi)。
[0013] 模型箱1其中一個(gè)相鄰兩面為鋼化玻璃19,另外一個(gè)相鄰兩面和模型箱底面為鋼 板17,在模型箱側(cè)面為鋼化玻璃的中間部位裝有由角鋼和螺栓連接的橫肋18。
[0014] 在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先在模型箱1內(nèi)裝滿試驗(yàn)所用的試驗(yàn)用土，在模型粧3上等間 隔的貼上電阻式應(yīng)變片，應(yīng)變片用導(dǎo)線連接在靜態(tài)應(yīng)變儀14上，然后靜態(tài)應(yīng)變儀14連接在 電腦16上。其次，加載系統(tǒng)8連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備13上。最后，調(diào)節(jié)反力架9上的預(yù) 留孔5與定位板10上的預(yù)留孔5在同一鉛垂線上，然后讓模型粧3穿過(guò)定位板10上的預(yù) 留孔5,將粧頂和推拉桿7分別連接在連接套管6上。在模型箱1裝有鋼化玻璃19的一側(cè) 調(diào)整好高清數(shù)碼相機(jī)15,然后把高清數(shù)碼相機(jī)15連接在電腦16上，并且在透明玻璃上標(biāo)定 4個(gè)不動(dòng)點(diǎn)，主要是為了試驗(yàn)后期圖像處理提供坐標(biāo)點(diǎn)。試驗(yàn)準(zhǔn)備完畢后，準(zhǔn)備壓粧壓至目 的位置開(kāi)始做靜載試驗(yàn)，這里靜載不僅可以做豎向抗壓靜載試驗(yàn)，還可以做豎向抗拔靜載 試驗(yàn)。
[0015] 通過(guò)電阻式應(yīng)變片、拉壓傳感器和土壓力盒（土壓力盒是填土過(guò)程中預(yù)埋在土層 中，土壓力盒連接在靜態(tài)應(yīng)變儀14上）等儀器，可以分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)管粧豎向抗壓靜載 試驗(yàn)過(guò)程中粧側(cè)壓力沿粧身變化規(guī)律、在同一深度位置粧摩阻力變化規(guī)律、粧身承載力變 化情況和粧體時(shí)效性的變化情況。此實(shí)用新型試驗(yàn)過(guò)程中還有一個(gè)很重要的方法，即利用 高清數(shù)碼相機(jī)15拍攝記錄粧周土的變化情況，最后利用圖片處理軟件分析粧周土體位移 場(chǎng)的變化情況。
[0016] 其中，模型箱1框架是由50mmX50mmX5mm角鋼焊接而成，模型箱1其中兩個(gè)相鄰 側(cè)面是由兩塊6mm厚鋼板17與角鋼焊接而成，另外兩個(gè)相鄰側(cè)面是由兩塊12mm厚透明的 鋼化玻璃19組成，底面是由6_厚鋼板17與角鋼焊接而成，在模型箱1的底部安裝四個(gè)定 向滑輪2,定向滑輪2落在固定在地上的滑槽上，目的是便于壓粧需要而前后移動(dòng)模型箱， 定向滑輪2上安裝一個(gè)卡子，當(dāng)模型箱移動(dòng)至所需位置時(shí)用卡子固定好定向滑輪2即可。數(shù) 據(jù)采集裝置主要是靜態(tài)應(yīng)變儀14和電腦16,采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拉壓傳感器及應(yīng)變片的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)。圖像采集裝置主要是高清數(shù)碼相機(jī)15和電腦16,通過(guò)圖像采集裝置可以很直觀的觀 察到試驗(yàn)過(guò)程中粧與土的變化。
[0017] -種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置的模擬方法，包括以下步驟：
[0018] 1)首先調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置，將模型粧3壓到所需做靜載試驗(yàn)的位置；
[0019] 2)試驗(yàn)加載的位移通過(guò)加載系統(tǒng)8控制，粧頂位移具體是通過(guò)控制加載系統(tǒng)8里 的推拉電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制，推拉電動(dòng)機(jī)內(nèi)置有計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器可以記錄累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，精 確記錄推拉桿的位移，整個(gè)過(guò)程由預(yù)編程序來(lái)控制操作；
[0020] 3)加載系統(tǒng)8里有一個(gè)拉壓傳感器，可以測(cè)出豎向抗壓靜載時(shí)的粧頂荷載大小及 豎向抗拔時(shí)的所施加的抗拔力大?。?br>[0021] 4)可以通過(guò)粧頂荷載大小和粧頂位移量繪出P-S曲線。
[0022] 當(dāng)粧身荷載逐級(jí)施加于粧頂時(shí)，粧身受到壓縮而產(chǎn)生向下的位移，通過(guò)粧身各斷 面處軸力可以計(jì)算出第i斷面至第i+ι斷面間粧身側(cè)摩阻力，具體計(jì)算如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，加載系統(tǒng)（8)用螺栓固定在 反力架（9)上，加載系統(tǒng)（8)包括推拉電動(dòng)機(jī)、拉壓傳感器和推拉桿（7);推拉電動(dòng)機(jī)固定 在反力架（9)上，推拉桿（7)連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿（7)中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋將 拉壓傳感器和推拉桿（7)連接，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備（13)上；加載系 統(tǒng)⑶的推拉桿（7)穿過(guò)反力架（9)上的預(yù)留孔（5);模型粧（3)上端通過(guò)連接套管（6)連 接在推拉桿（7)的下方，連接套管（6)中部為薄鋼板(61)，上部為與推拉桿（7)匹配的圓形 鋼管（62)，下部為與模型粧（3)匹配的半圓形鋼管（63);模型粧（3)穿過(guò)定位板（10)上的 預(yù)留孔（5)，定位板（10)通過(guò)連接鈕扣（12)固定在支架（11)上，反力架（9)上的預(yù)留孔 (5)與穿過(guò)定位板（10)上的預(yù)留孔（5)在同一鉛垂線上；模型粧（3)下端穿過(guò)定位板（10) 上的預(yù)留孔（5)伸入模型箱（1)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型箱⑴其中一個(gè)相鄰兩面為鋼化玻璃（19)，另外一個(gè)相鄰兩面和底面為鋼板（17)，在 模型箱側(cè)面為鋼化玻璃的中間部位裝有由角鋼和螺栓連接的橫肋（18)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型粧（3)上等間隔的貼有電阻式應(yīng)變片，電阻式應(yīng)變片用導(dǎo)線連接在靜態(tài)應(yīng)變儀（14) 上，靜態(tài)應(yīng)變儀（14)連接在電腦（16)上，模型箱（1)裝有鋼化玻璃（19)的一側(cè)設(shè)置高清 數(shù)碼相機(jī)（15)，然后把高清數(shù)碼相機(jī)（15)連接在電腦（16)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型箱（1)的底部安裝四個(gè)定向滑輪（2)，定向滑輪（2)上安裝一個(gè)卡子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，其特征在于，所述 支架（11)用支架固定鈕扣（4)固定在地面滑槽上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種管樁豎向靜載試驗(yàn)可視化模擬裝置，加載系統(tǒng)用螺栓固定在反力架上，推拉電動(dòng)機(jī)固定在反力架上，推拉桿連接在推拉電動(dòng)機(jī)上，在推拉桿中間部位通過(guò)內(nèi)置螺紋將拉壓傳感器和推拉桿連接，拉壓傳感器導(dǎo)線連接在加載數(shù)據(jù)控制設(shè)備上；加載系統(tǒng)的推拉桿穿過(guò)反力架上的預(yù)留孔；模型樁上端通過(guò)連接套管連接在推拉桿的下方；模型樁穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔，定位板通過(guò)連接鈕扣固定在支架上，反力架上的預(yù)留孔與穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔在同一鉛垂線上；模型樁下端穿過(guò)定位板上的預(yù)留孔伸入模型箱內(nèi)?？梢蕴岣咴囼?yàn)精度，可以通過(guò)可視化裝置直觀的觀察到試驗(yàn)過(guò)程中樁與土的變化。
【IPC分類】G01N19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204461981
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420799325
【發(fā)明人】王家全, 朱慶盛, 周岳富, 黃柳云
【申請(qǐng)人】廣西科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日