一種管樁豎向靜載試驗可視化模擬裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于試驗設備技術領域，涉及一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝 置。
【背景技術】
[0002] 管粧豎向靜載是一個復雜的過程，包括豎向抗壓和豎向抗拔。室內模型試驗是一 種研宄管粧靜載的有效手段，可以通過室內模型試驗的方法研宄其機理。目前，管粧豎向靜 載試驗多為現場原位試驗，室內模擬試驗應用還是很少，室內靜載模擬試驗在抗拔方面的 研宄更為少見，而且室內模擬試驗的試驗裝置及模擬方法還很不成熟。現有的試驗模型箱 有用磚塊、水泥和砂漿砌成的矩形容器。該方法施工簡單，容易實現而且造價較低，但是此 模型箱不可移動并且不便于觀察試驗過程中粧與土的變化。現有的試驗模型箱還有用角鋼 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點，該 模型箱便于移動，便于試驗過程中的移動需要，但是此模型箱仍然不便于觀察試驗過程中 粧與土的變化。現有的加載裝置也是各有不同，有采用特制螺桿，以人工勻速旋轉施加粧頂 荷載的試驗加載裝置，該加載裝置螺桿旋轉可能產生扭矩，對試驗的干擾比較大，從而導致 試驗的控制精度降低。現有的加載裝置也有用伺服電機加載的，該裝置人為干擾的影響相 對較小，相對采用特制螺桿加載的裝置試驗的控制精度有了大幅提高，但是此加載方式不 能很好的模擬現實中的管粧豎向靜載試驗。
[0003] 綜上可知，現有的管粧室內模擬裝置及模擬方法各有優缺點，所以選擇一種更優 的管粧室內模擬裝置及模擬方法對試驗的精度控制很關鍵。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種管粧豎向靜載試驗 可視化模擬裝置，可以很好的模擬現實中的管粧豎向靜載試驗，不僅可以模擬豎向抗壓試 驗，還可以模擬豎向抗拔試驗，提高試驗精度，可以恒力和均勻加載，可以自由調節，方便壓 單粧和群粧。更重要的一點是，可以通過可視化裝置很直觀的觀察到試驗過程中粧與土的 變化。
[0005] 本實用新型所采用的技術方案是，一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置，加載 系統用螺栓固定在反力架上，加載系統包括推拉電動機、拉壓傳感器和推拉桿；推拉電動機 固定在反力架上，推拉桿連接在推拉電動機上，在推拉桿中間部位通過內置螺紋將拉壓傳 感器和推拉桿連接，拉壓傳感器導線連接在加載數據控制設備上；加載系統的推拉桿穿過 反力架上的預留孔；模型粧上端通過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；模型粧穿過定位 板上的預留孔，定位板通過連接鈕扣固定在支架上，反力架上的預留孔與穿過定位板上的 預留孔在同一鉛垂線上；模型粧下端穿過定位板上的預留孔伸入模型箱內。
[0006] 本實用新型的有益效果為：首先，由于試驗過程中反力架一般是固定不動的，但有 時試驗需要改變壓粧位置，本實用新型模型箱便于移動，為試驗提供了有利條件。同時，試 驗設備可進行豎向抗壓靜載試驗和豎向抗拔靜載試驗，分級加載控制可實現伺服控制且數 據實現自動采集保證精度減少人為誤差。其次，可以通過可視化裝置很直觀的觀察到試驗 過程中粧與土的變化。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本實用新型的模型試驗裝置結構示意圖。
[0008] 圖2為本實用新型的模型試驗裝置正二視圖。
[0009] 圖3為本實用新型的模型箱結構示意圖。
[0010] 圖4為本實用新型的連接套管結構示意圖。
[0011] 圖中，1.模型箱，2.定向滑輪，3.模型粧，4.支架固定鈕扣，5.預留孔，6.連接套 管，7.推拉桿，8.加載系統，9.反力架，10.定位板，11.支架，12.連接鈕扣，13.加載數據 控制設備，14.靜態應變儀，15.高清數碼相機，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。
【具體實施方式】
[0012] 本實用新型管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置的結構，如圖1~4所示，加載系統 8用螺栓固定在反力架9上。加載系統8包括推拉電動機、拉壓傳感器和推拉桿7。推拉電 動機固定在反力架9上，推拉桿7連接在推拉電動機上，在推拉桿7中間部位通過內置螺紋 將拉壓傳感器和推拉桿連接起來，拉壓傳感器導線連接在加載數據控制設備13上。加載系 統8的推拉桿7穿過反力架9上的預留孔5。四個支架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穿過定位板10上的預留孔5,定位板10通過連接鈕扣12固定在支架11 上，通過保證反力架9上的預留孔5與穿過定位板10上的預留孔5在同一鉛垂線上來保證 壓粧的垂直度。模型粧3下端穿過定位板10上的預留孔5伸入模型箱1內。
[0013] 模型箱1其中一個相鄰兩面為鋼化玻璃19,另外一個相鄰兩面和模型箱底面為鋼 板17,在模型箱側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] 在試驗準備階段，首先在模型箱1內裝滿試驗所用的試驗用土，在模型粧3上等間 隔的貼上電阻式應變片，應變片用導線連接在靜態應變儀14上，然后靜態應變儀14連接在 電腦16上。其次，加載系統8連接在加載數據控制設備13上。最后，調節反力架9上的預 留孔5與定位板10上的預留孔5在同一鉛垂線上，然后讓模型粧3穿過定位板10上的預 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 調整好高清數碼相機15,然后把高清數碼相機15連接在電腦16上，并且在透明玻璃上標定 4個不動點，主要是為了試驗后期圖像處理提供坐標點。試驗準備完畢后，準備壓粧壓至目 的位置開始做靜載試驗，這里靜載不僅可以做豎向抗壓靜載試驗，還可以做豎向抗拔靜載 試驗。
[0015] 通過電阻式應變片、拉壓傳感器和土壓力盒（土壓力盒是填土過程中預埋在土層 中，土壓力盒連接在靜態應變儀14上）等儀器，可以分析試驗數據，總結管粧豎向抗壓靜載 試驗過程中粧側壓力沿粧身變化規律、在同一深度位置粧摩阻力變化規律、粧身承載力變 化情況和粧體時效性的變化情況。此實用新型試驗過程中還有一個很重要的方法，即利用 高清數碼相機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其中兩個相鄰 側面是由兩塊6mm厚鋼板17與角鋼焊接而成，另外兩個相鄰側面是由兩塊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模型箱， 定向滑輪2上安裝一個卡子，當模型箱移動至所需位置時用卡子固定好定向滑輪2即可。數 據采集裝置主要是靜態應變儀14和電腦16,采集實驗過程中拉壓傳感器及應變片的實驗 數據。圖像采集裝置主要是高清數碼相機15和電腦16,通過圖像采集裝置可以很直觀的觀 察到試驗過程中粧與土的變化。
[0017] -種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置的模擬方法，包括以下步驟：
[0018] 1)首先調整好實驗裝置，將模型粧3壓到所需做靜載試驗的位置；
[0019] 2)試驗加載的位移通過加載系統8控制，粧頂位移具體是通過控制加載系統8里 的推拉電動機的轉速來控制，推拉電動機內置有計數器，計數器可以記錄累計脈沖個數，精 確記錄推拉桿的位移，整個過程由預編程序來控制操作；
[0020] 3)加載系統8里有一個拉壓傳感器，可以測出豎向抗壓靜載時的粧頂荷載大小及 豎向抗拔時的所施加的抗拔力大小；
[0021] 4)可以通過粧頂荷載大小和粧頂位移量繪出P-S曲線。
[0022] 當粧身荷載逐級施加于粧頂時，粧身受到壓縮而產生向下的位移，通過粧身各斷 面處軸力可以計算出第i斷面至第i+ι斷面間粧身側摩阻力，具體計算如下：
【主權項】
1. 一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置，其特征在于，加載系統（8)用螺栓固定在 反力架（9)上，加載系統（8)包括推拉電動機、拉壓傳感器和推拉桿（7);推拉電動機固定 在反力架（9)上，推拉桿（7)連接在推拉電動機上，在推拉桿（7)中間部位通過內置螺紋將 拉壓傳感器和推拉桿（7)連接，拉壓傳感器導線連接在加載數據控制設備（13)上；加載系 統⑶的推拉桿（7)穿過反力架（9)上的預留孔（5);模型粧（3)上端通過連接套管（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)穿過定位板（10)上的 預留孔（5)，定位板（10)通過連接鈕扣（12)固定在支架（11)上，反力架（9)上的預留孔 (5)與穿過定位板（10)上的預留孔（5)在同一鉛垂線上；模型粧（3)下端穿過定位板（10) 上的預留孔（5)伸入模型箱（1)內。
2. 根據權利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型箱⑴其中一個相鄰兩面為鋼化玻璃（19)，另外一個相鄰兩面和底面為鋼板（17)，在 模型箱側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. 根據權利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型粧（3)上等間隔的貼有電阻式應變片，電阻式應變片用導線連接在靜態應變儀（14) 上，靜態應變儀（14)連接在電腦（16)上，模型箱（1)裝有鋼化玻璃（19)的一側設置高清 數碼相機（15)，然后把高清數碼相機（15)連接在電腦（16)上。
4. 根據權利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置，其特征在于，所述 模型箱（1)的底部安裝四個定向滑輪（2)，定向滑輪（2)上安裝一個卡子。
5. 根據權利要求1所述的一種管粧豎向靜載試驗可視化模擬裝置，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】本實用新型公開一種管樁豎向靜載試驗可視化模擬裝置，加載系統用螺栓固定在反力架上，推拉電動機固定在反力架上，推拉桿連接在推拉電動機上，在推拉桿中間部位通過內置螺紋將拉壓傳感器和推拉桿連接，拉壓傳感器導線連接在加載數據控制設備上；加載系統的推拉桿穿過反力架上的預留孔；模型樁上端通過連接套管連接在推拉桿的下方；模型樁穿過定位板上的預留孔，定位板通過連接鈕扣固定在支架上，反力架上的預留孔與穿過定位板上的預留孔在同一鉛垂線上；模型樁下端穿過定位板上的預留孔伸入模型箱內。可以提高試驗精度，可以通過可視化裝置直觀的觀察到試驗過程中樁與土的變化。
【IPC分類】G01N19-00
【公開號】CN204461981
【申請號】CN201420799325
【發明人】王家全, 朱慶盛, 周岳富, 黃柳云
【申請人】廣西科技大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月16日