專利名稱：室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量設(shè)備，尤其涉及一種室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，可用于在室內(nèi)模型試驗(yàn)中測量沉井模型和樁等剛性結(jié)構(gòu)模型試件的側(cè)壁與周圍土體摩阻力，也可用于其它室內(nèi)土工模型試驗(yàn)等場合。
背景技術(shù)：
大型地下工程中常涉及剛性結(jié)構(gòu)與土體側(cè)壁摩阻力問題，如樁側(cè)摩阻力、沉井施工階段其側(cè)壁與土體摩阻力等。了解摩阻力的真實(shí)分布對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、本構(gòu)模型研究(如樁基與樁周土體的接觸本構(gòu)關(guān)系)及指導(dǎo)現(xiàn)場施工具有重要意義。室內(nèi)模型試驗(yàn)?zāi)軌蜉^準(zhǔn)確 的模擬結(jié)構(gòu)的工作受力特性，試驗(yàn)過程中所受影響因素易于控制，測試結(jié)果的精度和可靠性高，亦可與原型監(jiān)測資料相驗(yàn)證，是研究大型地下工程中側(cè)壁摩阻力分布規(guī)律有效的科學(xué)手段。中國專利CN101736728B所述的“彈梁式側(cè)壁摩阻力儀”，解決了現(xiàn)有原型監(jiān)測技術(shù)中摩阻力測試精度和分辨率低、受土壓力干擾以及摩阻力方向無法確定等問題。但儀器尺寸和量程大，無法應(yīng)用于室內(nèi)模型試驗(yàn)中。因此，就需要研制出尺寸更小且能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定、直接量測出模型側(cè)壁摩阻力的微型測試儀器；同時(shí)，由于模型試驗(yàn)一般為縮尺模型，所受荷載及其響應(yīng)均很小，因此要求測量儀器具有很高的分辨率，這也是目前的一個(gè)難點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中摩阻力監(jiān)測儀器尺寸較大在模型試驗(yàn)中無法安裝，以及儀器量程大在模型試驗(yàn)中測試精度低等問題。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本實(shí)用新型將采取以下的技術(shù)方案一種室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，包括保護(hù)盒、背板以及可相對于背板平行錯(cuò)動(dòng)的活動(dòng)面板，所述背板的兩端分別與保護(hù)盒固定，而活動(dòng)面板的兩端則分別置于保護(hù)盒上對應(yīng)開設(shè)的凹槽內(nèi)，且背板與活動(dòng)面板相平行；所述背板和活動(dòng)面板之間設(shè)置有兩根彈性梁，每根彈性梁的兩端分別通過粘膠與背板、活動(dòng)面板連接，且兩彈性梁之間設(shè)置有固定支架和傳力支架，固定支架的一端與背板固定，另一端懸臂設(shè)置，傳力支架的一端與活動(dòng)面板固定，另一端懸臂設(shè)置，且固定支架的懸臂端和傳力支架的懸臂端之間順序設(shè)置微型土壓力計(jì)、彈性連接件以及傳力栓，傳力支架內(nèi)螺紋連接有螺紋緊固件，該螺紋緊固件的端部與傳力栓相觸；另外，所述面板的外側(cè)澆注砂漿，微型土壓力計(jì)的信號(hào)傳輸線穿過背板上所開設(shè)的背板導(dǎo)線孔放置。優(yōu)選地，所述彈性梁采用高強(qiáng)度、低徐變的纖維強(qiáng)化塑料制成。優(yōu)選地，所述彈性連接件為彈性墊塊；微型土壓力計(jì)的底部與固定支架固定，而微型土壓力計(jì)的受力面與彈性墊塊緊密接觸。優(yōu)選地，所述彈性墊塊采用高彈性的硬質(zhì)硅膠制作。[0010]所述螺紋緊固件為緊固螺絲。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可知本實(shí)用新型的工作原理是土體對面板的摩擦力使活動(dòng)面板在彈性梁的彈性約束下與背板之間平移錯(cuò)動(dòng)，帶動(dòng)傳力支架及彈性墊塊對微型土壓力計(jì)施加壓力，根據(jù)微型土壓力計(jì)的讀數(shù)變化可以計(jì)算出面板所受的摩阻力。運(yùn)用本實(shí)用新型提出的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)監(jiān)測模型結(jié)構(gòu)與土體間的摩阻力時(shí)，需將其安裝埋設(shè)在待測結(jié)構(gòu)模型外側(cè)表面，測量及計(jì)算過程如下1)安裝前對
儀器進(jìn)行率定，通過對面板施加不同的摩阻力fi，得到對應(yīng)的土壓力讀數(shù)式，采用二次曲線擬合摩阻力——讀數(shù)關(guān)系，即/ =+ ,其中a。、fl2為率定系數(shù)；2)將室內(nèi)
模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)安裝在結(jié)構(gòu)模型側(cè)壁預(yù)留的孔洞中，使面板外側(cè)和結(jié)構(gòu)表面平 齊，若結(jié)構(gòu)表面為弧形，則只需在儀器制作時(shí)將活動(dòng)面板制作為弧形即可；3)當(dāng)結(jié)構(gòu)物發(fā)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢的時(shí)候，土體對活動(dòng)面板的摩擦力使活動(dòng)面板與背板之間發(fā)生平移錯(cuò)動(dòng)，帶動(dòng)傳力支架及彈性墊塊對微型土壓力計(jì)施加壓力，根據(jù)觀測到的微型土壓力計(jì)的讀數(shù)i
，可以由率定系數(shù)及計(jì)算公式/ = 0 +￥ + %及2計(jì)算出面板所受的摩阻力一根據(jù)以上的技術(shù)方案，可知本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)I、本實(shí)用新型中所述彈性墊塊、傳力栓及緊固螺絲，是本實(shí)用新型的核心。緊固螺絲可調(diào)節(jié)彈性墊塊與微型土壓力計(jì)之間的初始接觸壓力，保證各部件之間傳力良好；緊固螺絲和傳力栓兩者分開而不是整體，可以保證螺緊螺絲時(shí)傳力栓只對微型土壓力計(jì)的受力面施加壓力而盡量減小扭力，保證測試精度；而彈性墊塊采用高彈性的硬質(zhì)硅膠，保證儀器受到的摩阻力均勻傳遞給土壓力計(jì)2、作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，彈性梁采用高強(qiáng)度、低徐變的纖維強(qiáng)化塑料制成，確保了活動(dòng)面板與背板之間的相對錯(cuò)動(dòng)變形更容易發(fā)生，提高了儀器的敏感性，降低了儀器的量程，從而滿足室內(nèi)模型試驗(yàn)小量程、高精度的需要。3、作為本實(shí)用新型的再改進(jìn)，傳感器采用微型土壓力計(jì)而不是應(yīng)變計(jì)，有效地減小了儀器的尺寸，確保儀器可安裝在室內(nèi)模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)等，滿足了安裝需要。4、本實(shí)用新型中活動(dòng)面板采用薄鋼板制成，在活動(dòng)面板內(nèi)側(cè)設(shè)置兩道用于嵌固彈性梁的凹槽，因此，面板在彈性支撐范圍外保留一定距離的懸臂以減少土壓力對量測的影響；同時(shí)，在活動(dòng)面板與保護(hù)盒之間設(shè)面板活動(dòng)槽，作用是保證面板自由變形，為防水以及防止土進(jìn)入槽內(nèi)，面板活動(dòng)槽內(nèi)充填橡膠材料。此外,通過在活動(dòng)面板凹槽內(nèi)充填與模型試件同標(biāo)號(hào)的砂漿，可以實(shí)現(xiàn)保證活動(dòng)面板和土之間的摩擦系數(shù)與實(shí)際情況相同。
圖I是室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沿圖I中A-A線的剖視圖。其中背板I ;背板導(dǎo)線孔1-1 ;活動(dòng)面板2 ;凹槽2-1 ;保護(hù)盒3 ;卡槽3-1 ;活動(dòng)槽3-2 ;第一彈性梁4 ;第二彈性梁5 ;粘膠6 ;固定支架7 ;微型土壓力計(jì)8 ;壓力計(jì)信號(hào)傳輸線8-1 ;彈性墊塊9 ;傳力栓10 ;緊固螺絲11 ;傳力支架12 ;螺孔12-1 ;砂漿13。
具體實(shí)施方式
[0023]附圖非限制性地公開了本實(shí)用新型所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖I和圖2所示，本實(shí)施方式中的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)包括背板I、活動(dòng)面板2和保護(hù)盒3。所述背板I和所述活動(dòng)面板2相互平行布置。在所述保護(hù)盒3中布置第一彈性梁4和第二彈性梁5，上述兩根彈性梁4和5相互平行布置，且彈性梁采用高強(qiáng)度、低徐變的纖維強(qiáng)化塑料，如鄰苯型玻璃鋼制成；每根彈性梁的兩端分別使用粘膠6與所述活動(dòng)面板2和所述背板I固定連接并保證彈性梁和面板、背板垂直，而且，活動(dòng)面板2可相對于背板I平移錯(cuò)動(dòng)。背板I固定連接在保護(hù)盒3的一端部，活動(dòng)面板2與保護(hù)盒3銜接處形成面板活動(dòng)槽3-2。優(yōu)選地，在上述保護(hù)盒3的側(cè)面內(nèi)側(cè)上設(shè)置卡槽3-1，活動(dòng)面板2的側(cè)邊配合置于卡槽3-1中。在所述保護(hù)盒3中還布置固定支架7、微型土壓力計(jì)8、彈性墊塊9、傳力栓10、緊固螺絲11、傳力支架12。所述固定支架7固定在所述背板I上，所述微型土壓力計(jì)8的底面與所述固定支架7固定連接；所述彈性墊塊9位于所述微型土壓力計(jì)8的受力面與所述傳力栓10之間，所述緊固螺絲11安裝在所述傳力支架12中的螺孔12-1中，旋緊緊固螺絲11后，將推動(dòng)傳力栓10頂緊彈性墊塊9給微型土壓力計(jì)8預(yù)先施加壓力，從而保證各部件之間接觸、傳力良好。所述傳力支架12固定在活動(dòng)面板2上，當(dāng)活動(dòng)面板2受到摩阻力后，將帶動(dòng)傳力支架12和傳力栓10運(yùn)動(dòng)，從而改變彈性墊塊9對微型土壓力計(jì)8的作用力，從而引起微型土壓力計(jì)8的讀數(shù)發(fā)生變化，并通過穿過背板導(dǎo)線孔1-1的導(dǎo)線8-1，將讀數(shù)傳遞到測讀設(shè)備。另外，在所述活動(dòng)面板2的外側(cè)面上布置砂漿13。優(yōu)選地，在上述活動(dòng)面板2的外側(cè)面上開設(shè)若干個(gè)面板凹槽2-1，砂漿13充填在每個(gè)面板凹槽2-1中。權(quán)利要求1.一種室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，其特征在于包括保護(hù)盒、背板以及可相對于背板平行錯(cuò)動(dòng)的活動(dòng)面板，所述背板的兩端分別與保護(hù)盒固定，而活動(dòng)面板的兩端則分別置于保護(hù)盒上對應(yīng)開設(shè)的凹槽內(nèi)，且背板與活動(dòng)面板相平行；所述背板和活動(dòng)面板之間設(shè)置有兩根彈性梁，每根彈性梁的兩端分別通過粘膠與背板、活動(dòng)面板連接，且兩彈性梁之間設(shè)置有固定支架和傳力支架，固定支架的一端與背板固定，另一端懸臂設(shè)置，傳力支架的一端與活動(dòng)面板固定，另一端懸臂設(shè)置，且固定支架的懸臂端和傳力支架的懸臂端之間順序設(shè)置微型土壓力計(jì)、彈性連接件以及傳力栓，傳力支架內(nèi)螺紋連接有螺紋緊固件，該螺紋緊固件的端部與傳力栓相觸；另外，所述面板的外側(cè)澆注砂漿，微型土壓力計(jì)的信號(hào)傳輸線穿過背板上所開設(shè)的背板導(dǎo)線孔放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，其特征在于所述彈性梁采用高強(qiáng)度、低徐變的纖維強(qiáng)化塑料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，其特征在于所述彈性連接件為彈性墊塊；微型土壓力計(jì)的底部與固定支架固定，而微型土壓力計(jì)的受力面與彈性墊塊緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，其特征在于所述彈性墊塊采用高彈性的硬質(zhì)硅膠制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，其特征在于所述螺紋緊固件為緊固螺絲。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種室內(nèi)模型試驗(yàn)微型側(cè)壁摩阻力計(jì)，屬于測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。其包括保護(hù)盒、背板以及可相對于背板平行錯(cuò)動(dòng)的活動(dòng)面板，且背板與活動(dòng)面板相平行；背板和活動(dòng)面板之間設(shè)置有兩根彈性梁，每根彈性梁的兩端分別通過粘膠與背板、活動(dòng)面板連接，且兩彈性梁之間設(shè)置有固定支架和傳力支架，且固定支架和傳力支架之間順序設(shè)置微型土壓力計(jì)、彈性連接件以及傳力栓，同時(shí)傳力栓與螺紋連接于傳力支架上所開設(shè)螺孔內(nèi)的螺紋緊固件的端部相觸；另外，所述面板的外側(cè)澆注砂漿，微型土壓力計(jì)的信號(hào)傳輸線穿過背板上所開設(shè)的背板導(dǎo)線孔放置，因此，本實(shí)用新型解決了室內(nèi)模型試驗(yàn)因體積小以及受荷和響應(yīng)小低而導(dǎo)致的安裝困難及測試精度低等問題。
文檔編號(hào)G01L1/00GK202362099SQ20112052160
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉楊, 孔令嬌, 張煜, 李含, 王建, 范磊 申請人:河海大學(xué)