專利名稱：混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及直剪試驗裝置，尤其是涉及混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型 直剪試驗裝置。
背景技術(shù)：
重力式錨碇作為懸索橋主要承載結(jié)構(gòu)之一，主要作用是承受主纜的巨大拉力，通 過錨碇基礎與下伏基巖之間的摩阻力，負責將主纜拉力有效安全地傳遞給地基，并限制其 水平位移在容許值內(nèi)，確保整個懸索橋的安全，它是保證全橋安全的重要部位。因此，在設 計過程中，不僅錨碇的重量必須滿足主纜受力的基本要求；而且錨碇基礎底部的混凝土與 其底下基巖之間膠結(jié)面的抗剪強度能夠確保錨碇的抗滑穩(wěn)定性要求。然而，由于巖體巖性、 風化程度、物質(zhì)構(gòu)成等差異以及受到外界復雜不同程度的地質(zhì)構(gòu)造運動作用，其物理力學 性質(zhì)截然不一，因此不同類別的巖體與混凝土之間膠結(jié)的接觸面參數(shù)差異也十分顯著，這 必然給工程的結(jié)構(gòu)設計帶來較大的困難。通常，在絕大多數(shù)實際工程中，一般參照規(guī)范以及結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗來確定混凝 土與基巖膠結(jié)面之間的摩擦系數(shù)，然而這樣難以保證參數(shù)取值的準確性和可靠性。而現(xiàn)場 剪切試驗能夠較真實的反映錨碇基礎與基巖的膠結(jié)情況，并可以考慮基巖的實際地質(zhì)情況 以及地下水對膠結(jié)面的弱化作用等現(xiàn)場條件。所以，通過現(xiàn)場試驗的研究，能夠充分克服參 數(shù)選取的盲目性和不合理性，準確掌握膠結(jié)面的剪切變形規(guī)律以及其物理力學特性。而傳統(tǒng)的現(xiàn)場剪切試驗操作較為復雜，尤其在試件制備、設備安裝、及垂直荷載的 設置上，需要耗費大量的人力與物力；同時，試驗精度不高，主要由設備的安裝誤差、加載系 統(tǒng)的不穩(wěn)定、自動化控制程度低、采用人工操作加載系統(tǒng)，以及進行人工位移測讀等因素引 起的。還有，垂直荷載的施加和剪切荷載的剪切速度也會很大程度制約試驗結(jié)果的精度。因 此，傳統(tǒng)的現(xiàn)場剪切試驗方法可能無法滿足高精度、高自動化、低消耗的試驗要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用性強、使用 范圍廣泛的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于，該裝置包 括兩套獨立的樁基靜載荷測試系統(tǒng)、支架立柱、橫梁、反力梁、縱梁、護筒、墊板及傳力塊，所 述的兩套樁基靜載荷測試系統(tǒng)中一套控制垂直向荷載施加及垂直向位移數(shù)據(jù)采集，連接在 反力梁下方試體的頂面，另一套控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設在混凝土后座 與試體側(cè)面之間，所述的支架立柱上方設有橫梁，所述的反力梁連接在橫梁的下方，所述的 護筒通過縱梁與橫梁連接，所述的傳力塊的一側(cè)與樁基靜載荷測試系統(tǒng)連接，另一側(cè)通過 墊板與混凝土試體連接，所述的試體頂面的法向荷載反力與側(cè)面剪切荷載的反力分別由護 筒注水和混凝土后座來提供。
所述的樁基靜載荷測試系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機、中繼器、控載箱、位移傳感器、壓力傳 感器、油路接口、連線的儀器部分及分離式油壓千斤頂、電動液壓油泵、一泵多頂分油閥、高 壓油管及其接頭的液壓系統(tǒng)部分，所述的連線依次連接主機、中繼器、控載箱，所述的位移 傳感器連接在中繼器的一側(cè)，所述的壓力傳感器連接在中繼器的另一側(cè)，所述的控載箱通 過油路接口及連線連接電動液壓油泵，所述的一泵多頂分油閥設在電動液壓油泵上，所述 的分離式油壓千斤頂通過高壓油管及其接頭連接電動液壓油泵。所述的墊板包括圓形墊板及方形墊板。所述的方形墊板之間設有滾珠排。所述的分離式油壓千斤頂與電動液壓油泵的量程可以根據(jù)現(xiàn)場試驗所需的載荷 確定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)將樁基靜載測試系統(tǒng)首次運用到現(xiàn)場大型直剪試驗中，便于各向試驗荷載施 加以及試驗進程的控制，解決了加載系統(tǒng)不穩(wěn)定、反力系統(tǒng)裝置復雜的問題；(2)所采用的樁基靜載荷測試(RS-JYB)系統(tǒng)具有自動記錄測試數(shù)據(jù)，自動加載、 恒載，配備雙油路千斤頂及電動油泵可自動卸載的特點，實現(xiàn)真正的靜載荷測試全自動 化；(3)適用性強，用途廣泛，可通過調(diào)整加載系統(tǒng)的量程或是測試方案，適用于不同 的地質(zhì)條件，也可適用于巖石、結(jié)構(gòu)面的剪切試驗?？色@取比傳統(tǒng)剪切試驗更高的試驗精度。


圖1為樁基靜載荷測試系統(tǒng)的控制流程圖；圖2為現(xiàn)場剪切試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中A-A的剖視圖；圖4為圖2中B-B的剖視圖。圖中1為50CmX50CmX35Cm的混凝土試體、2為圓形墊板、3為方形墊板、4為滾珠 排、5為傳立柱、6為垂直樁基靜載荷測試系統(tǒng)、7為反力梁、8為傳力塊、9為水平樁基靜載荷 測試系統(tǒng)、10為混凝土后座、11為支架立柱、12為橫梁、13為縱梁、14為護筒。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例一種混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的直剪試驗裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2中 A-A的剖視圖如圖3所示，圖2中B-B的剖視圖如圖4所示該裝置包括圓形墊板2、方形 墊板3、滾珠排4、傳立柱5、垂直樁基靜載荷測試系統(tǒng)6、反力梁7、傳力塊8、水平樁基靜載 荷測試系統(tǒng)9、支架立柱11、橫梁12、縱梁13、護筒14。垂直樁基靜載荷測試系統(tǒng)6控制垂 直向荷載施加及垂直向位移數(shù)據(jù)采集，連接在反力梁7下方試體1的頂面，水平樁基靜載荷 測試系統(tǒng)9控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設在混凝土后座10與試體1的側(cè)面之 間，支架立柱11上方設有橫梁12，反力梁7連接在橫梁12的下方，護筒14通過縱梁13與4橫梁12連接，傳力柱7的一側(cè)與垂直樁基靜載荷測試系統(tǒng)6連接，另一側(cè)通過圓形墊板2 及方形墊板3與混凝土試體1連接，兩個方形墊板2之間設有滾珠排4，傳力塊8的一側(cè)與 水平樁基靜載荷測試系統(tǒng)9連接，另一側(cè)通過方形墊板3與混凝土試體1連接。樁基靜載荷測試系統(tǒng)的流程圖如圖1所示，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機、中繼器、控載 箱、位移傳感器、壓力傳感器、油路接口、連線的儀器部分及分離式油壓千斤頂、電動液壓油 泵、一泵多頂分油閥、高壓油管及其接頭的液壓系統(tǒng)部分，連線依次連接主機、中繼器、控載 箱，位移傳感器連接在中繼器的一側(cè)，壓力傳感器連接在中繼器的另一側(cè)，控載箱通過油路 接口及連線連接電動液壓油泵，一泵多頂分油閥設在電動液壓油泵上，分離式油壓千斤頂 通過高壓油管及其接頭連接電動液壓油泵。分離式油壓千斤頂與電動液壓油泵的量程可以 根據(jù)現(xiàn)場試驗所需的載荷確定。樁基靜載荷測試(RS-JYB)系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主機經(jīng)由中繼器向千斤頂發(fā)出荷載施 加指令，油路中的壓力以及測試的位移數(shù)據(jù)也經(jīng)由中繼器返回到系統(tǒng)主機上。所有試驗儀 器準備完畢后，即可操縱RS-JYB系統(tǒng)A主機控制垂直向千斤頂進行逐級施加法向荷載至預 定載荷，并維持在穩(wěn)定狀態(tài)；繼而通過RS-JYB系統(tǒng)B主機控制水平向千斤頂進行分級施加 水平剪切荷載，直至發(fā)生剪切破壞。本發(fā)明為現(xiàn)場剪切試驗，尤其是混凝土與基巖之間的膠結(jié)面抗剪強度的試驗提供 了更方便、更精確、更自動化的測試方法，具有較好的實用性。在目前現(xiàn)場野外巖體力學性 質(zhì)測試等方面，具有十分廣泛的推廣應用空間。采用本發(fā)明在贛州贛康高速公路有限公司 承建的贛江公路大橋工程西錨碇基巖摩阻力研究中進行應用，證明了采用樁基靜載分析系 統(tǒng)進行現(xiàn)場直剪試驗可確保試驗操作更方便、試驗結(jié)果更精確、試驗過程更自動化。
權(quán)利要求
1.混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于，該裝置包括 兩套獨立的樁基靜載荷測試系統(tǒng)、支架立柱、橫梁、反力梁、縱梁、護筒、墊板及傳力塊，所述 的兩套樁基靜載荷測試系統(tǒng)中一套控制垂直向荷載施加及垂直向位移數(shù)據(jù)采集，連接在反 力梁下方的試體頂面，另一套控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設在混凝土后座與 試體側(cè)面之間，所述的支架立柱上方設有橫梁，所述的反力梁連接在橫梁的下方，所述的護 筒通過縱梁與橫梁連接，所述的傳力塊的一側(cè)與樁基靜載荷測試系統(tǒng)連接，另一側(cè)通過墊 板與混凝土試體連接。所述的試體頂面的法向荷載反力與側(cè)面剪切荷載的反力分別由護筒 注水和混凝土后座來提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其 特征在于，所述的樁基靜載荷測試系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機、中繼器、控載箱、位移傳感器、壓力傳 感器、油路接口、連線的儀器部分及分離式油壓千斤頂、電動液壓油泵、一泵多頂分油閥、高 壓油管及其接頭的液壓系統(tǒng)部分，所述的連線依次連接主機、中繼器、控載箱，所述的位移 傳感器連接在中繼器的一側(cè)，所述的壓力傳感器連接在中繼器的另一側(cè)，所述的控載箱通 過油路接口及連線連接電動液壓油泵，所述的一泵多頂分油閥設在電動液壓油泵上，所述 的分離式油壓千斤頂通過高壓油管及其接頭連接電動液壓油泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其 特征在于，所述的墊板包括圓形墊板及方形墊板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其 特征在于，所述的方形墊板之間設有滾珠排。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其 特征在于，所述的分離式油壓千斤頂與電動液壓油泵的量程可以根據(jù)現(xiàn)場試驗所需的載荷 確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，該裝置包括兩套獨立的樁基靜載荷測試系統(tǒng)、支架立柱、橫梁、反力梁、縱梁、護筒、墊板及傳力塊，一套樁基靜載荷測試系統(tǒng)控制垂直向荷載施加位移數(shù)據(jù)采集，連接在反力梁下方的試體頂面，另一套控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設在混凝土后座與試體側(cè)面之間，支架立柱上方設有橫梁，反力梁連接在橫梁的下方，護筒通過縱梁與橫梁連接，傳力塊的一側(cè)與樁基靜載荷測試系統(tǒng)連接，另一側(cè)通過墊板與混凝土試體連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了加載系統(tǒng)不穩(wěn)定、反力系統(tǒng)裝置復雜的問題，實現(xiàn)真正的靜載荷測試全自動化，且適用性強，用途廣泛，精度更高。
文檔編號G01N3/24GK102042937SQ20091019716
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者吳昌將, 周生華, 張子新, 賴允瑾 申請人:同濟大學