一種室內(nèi)凍土模型樁靜力加載實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及土建領域的一種室內(nèi)試驗裝置，具體地，涉及一種室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗裝置。
【背景技術】
[0002]作為建筑物下部結(jié)構(gòu)的粧基礎可將建筑物的自重荷載和承重荷載傳遞到力學性能較好地基深部，從而避免或減少建筑物的非均勻沉降。隨著世界各國高層建筑、高速鐵路和橋梁等對沉降量有苛刻要求建筑物的大量建設，粧基的承載力性能和粧土流變特性研宄日益引人關注，并成為此類結(jié)構(gòu)設計、施工時必定考慮的核心問題。
[0003]凍土是一種低于零攝氏度且富含凍結(jié)水、未凍結(jié)水的土體，其總面積約占陸地面積的50%。凍土富含冰晶，在外界壓力和溫度荷載作用下，固體顆粒接觸點處發(fā)生應力集中，將會導致冰的粘塑形流動或融化，發(fā)生水分迀移，因而，凍土是一種流變特性明顯的材料介質(zhì)。凍土的流變特性會直接影響粧的力學特性，所以在凍土粧基設計、施工中必須考慮粧-土的流變效應。
[0004]粧基設計前通常會進行粧基礎的靜載荷實驗，其目的是根據(jù)實測粧的載荷沉降關系獲得粧的承載能力和觀測粧的破壞形式。單粧靜載實驗按照實驗目的可分為兩類:工程檢測驗證性實驗和研宄性實驗。研宄性實驗通常是為了了解、揭示和探討某個理論問題，如粧的載荷傳遞機理，粧-土流變效應等。盡管靜載原形實物實驗是驗證或研宄某個理論最為直觀、可靠的方法，但作為一種測試技術，其存在實驗投入大、耗時長、成本高，制約因素多、甚至無法進行原形實驗的諸多缺陷。而基于相似性理論的模型粧試驗為研宄、探索和解決問題提供了一種有效方法。
[0005]模型粧實驗是根據(jù)粧基的實際工作狀態(tài)，進行合理全面地構(gòu)思，建立與原型具有相似性規(guī)律的模型，借助科學儀器儀器和實驗設備，人為地控制實驗條件，研宄粧基在某一情況時的受力變形特征。目前，模型粧室內(nèi)實驗已成為研宄粧基礎承載特性、粧-土流變規(guī)律研宄的主要手段，并得到廣泛應用。
[0006]當前，凍土模型粧室內(nèi)試驗主要采用MTS萬能材料試驗機裝置，其價格昂貴，維修費用高，已成為科學研宄、實驗教學的掣肘。
[0007]在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在成本高、維護費用大和花費時間長等缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗裝置，以實現(xiàn)成本低、維護費用小和花費時間短的優(yōu)點。
[0009]本實用新型的第二目的在于，提出一種室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗方法。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗裝置，包括設置在水平面上的工作臺，豎直焊接在所述工作臺上的加載框架，自上向下依次配合安裝在所述加載框架外側(cè)頂部至內(nèi)側(cè)底部的自平衡杠桿靜力加載裝置、制冷系統(tǒng)和粧土模型，以及設置在所述加載框架外部側(cè)壁的位移測量系統(tǒng)和應變測試系統(tǒng)；所述位移測量系統(tǒng)，伸入加載框架連接至制冷系統(tǒng)和粧土模型的之間部位；所述應變測試系統(tǒng)，伸入至粧土模型。
[0011]進一步地，所述工作臺，包括豎直對稱設置的4根立柱，安裝在所述4根立柱頂端的臺面，以及安裝在所述4根立柱中相鄰2根立柱之間的橫梁。
[0012]進一步地，所述加載框架，包括由左右立柱和上部頂橫梁焊接成的門字形結(jié)構(gòu)，以及設置在頂橫梁上的安裝孔；所述立柱和頂橫梁均采用雙桿有間隙焊接結(jié)構(gòu)；所述門字形結(jié)構(gòu)的寬度和高度均大于低溫試驗箱的寬度和高度。
[0013]進一步地，所述自平衡杠桿靜力加載裝置，包括水平設置在所述加載框架上方的杠桿，設置在所述杠桿與加載框架之間的連接件，設置在所述杠桿一端的平衡配重，設置在所述杠桿另一端的砝碼，設置在所述杠桿靠近砝碼一端端部的鉸，以及穿過制冷系統(tǒng)伸至粧土模型、且豎直設置在所述杠桿中部與粧土模型之間的傳力桿。
[0014]進一步地，所述杠桿的一端通過細鋼絲與砝碼盤相連，杠桿的另一端制成螺紋桿，螺紋桿上配有平衡配重，平衡配重能夠沿螺紋桿旋轉(zhuǎn)前進后退，實現(xiàn)杠桿的自平衡；
[0015]所述杠桿的中部位置設有前中后三組連接件，中間連接件下端與加載框架固結(jié)、上端與杠桿鉸接作為杠桿的支點；當前連接件下端與傳力桿鉸接時實現(xiàn)模型粧壓力荷載的施加，當后連接件下端與傳力桿鉸接時實現(xiàn)模型粧拉力荷載的施加；傳力桿與連接件鉸接，鉸接時確保連接件、傳力桿和粧三者鉛直且共線。
[0016]進一步地，所述制冷系統(tǒng)，包括設置在所述加載框架內(nèi)部的低溫試驗箱，設置在所述低溫試驗箱內(nèi)部的溫度感應器；所述低溫試驗箱能夠提供凍土模型粧實驗環(huán)境，在低溫試驗箱的頂部和側(cè)部均開有過孔。
[0017]進一步地，所述位移測量系統(tǒng)，包括設置在加載框架內(nèi)部、且位于制冷系統(tǒng)和粧土模型的之間部位的位移計，設置在加載框架外部的動態(tài)應變測試分析系統(tǒng)，連接在所述位移計與動態(tài)應變測試分析系統(tǒng)之間的位移計引線，以及與所述動態(tài)應變測試分析系統(tǒng)連接、能夠?qū)崟r存儲位移數(shù)據(jù)的計算機。
[0018]進一步地，所述應變測試系統(tǒng)，包括貼覆在所述粧土模型的各個測點的應變片，設置在加載框架外部的靜態(tài)態(tài)應變測試系統(tǒng)，連接在所述應變片與靜態(tài)態(tài)應變測試系統(tǒng)之間的應變片引線，，以及與所述靜態(tài)態(tài)應變測試系統(tǒng)連接、能夠?qū)崟r存儲位移數(shù)據(jù)的計算機。
[0019]進一步地，所述粧土模型，包括水平設置在所述加載框架內(nèi)側(cè)底部、且用于制作實驗用凍土模型粧的實驗桶容器，以及豎直設置在自平衡杠桿靜力加載裝置底部且伸入實驗桶容器的混凝土單粧；在所述實驗桶容器內(nèi)部、混凝土單粧的外圍填充有粧周土體；所述混凝土單粧與應變測試系統(tǒng)連接。
[0020]同時，本實用新型采用的另一技術方案是:一種與以上所述的室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗裝置相匹配的室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗方法，包括:
[0021]制作室內(nèi)實驗所用的模型粧即粧土模型，并按測點位置貼好應變片后利用電烙鐵將應變片和外伸導線焊接在一起；
[0022]選取實驗用粧周土，按照實驗設計對其進行相應處理，待處理完畢后分批次放入實驗桶中分層夯實，粧底厚度，粧模型的埋深厚度，粧土模型的凍結(jié)時間等均須按凍土試驗規(guī)范的要求進行；
[0023]基于上述制作的模型粧，選取與之匹配長度的傳力桿，一端與杠桿鉸接，通過調(diào)整杠桿平衡配重位置，使得未加載時杠桿處于水平位置、傳力桿另一端與粧頂接觸且共線；
[0024]將連接應變片導線的線路與靜態(tài)應變測試分析系統(tǒng)連接，將連接動態(tài)應變測試分析系統(tǒng)的位移計放置到粧頂位移測量位置；
[0025]檢查無誤后開始進行加載實驗，加載方案應依據(jù)粧基實驗類別預先制定?；捇休d力實驗采用分級加載方案，粧-土流變實驗采用恒定加載方案；
[0026]試驗中利用位移計、動態(tài)應變測試儀和計算機測量、收集粧頂實時位移數(shù)據(jù)信息；利用應變片、靜態(tài)應變測試儀和計算機測量、收集粧身應變數(shù)據(jù)信息。
[0027]本實用新型各實施例的室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗裝置，由于該裝置包括設置在水平面上的工作臺，豎直焊接在工作臺上的加載框架，自上向下依次配合安裝在加載框架外側(cè)頂部至內(nèi)側(cè)底部的自平衡杠桿靜力加載裝置、制冷系統(tǒng)和粧土模型，以及設置在加載框架外部側(cè)壁的位移測量系統(tǒng)和應變測試系統(tǒng)；位移測量系統(tǒng)，伸入加載框架連接至制冷系統(tǒng)和粧土模型的之間部位；應變測試系統(tǒng)，伸入至粧土模型；從而可以克服現(xiàn)有技術中成本高、維護費用大和花費時間長的缺陷，以實現(xiàn)成本低、維護費用小和花費時間短的優(yōu)點。
[0028]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。
[0029]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0030]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0031]圖1為本實用新型室內(nèi)凍土模型粧靜力加載實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本實用新型中工作臺的三維示意圖；
[0033]圖3為本實用新型中加載框架三維示意圖；
[0034]圖4為本實用新型中加載框架三維示意圖是本實用新型自平衡杠桿式靜力加載裝置力臂關系示意圖；
[0035]圖5為本實用新型中室內(nèi)凍土模型粧靜力加載流程示意圖。
[0036]結(jié)合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下:
[0037]100-自平衡杠桿靜力加載裝置，200-制冷系統(tǒng)，300-位移測量系統(tǒng)，400-應變測試系統(tǒng)，500-工作臺，600-粧土模型；
[0038]11-杠桿，12-平衡配重，13-砝碼，14-連接件，15-鉸，16-傳力桿，17-加載框架；21-低溫試驗箱，22-溫度感應器；31_位移計，32-動態(tài)應變測試分析系統(tǒng)，33-位移計引線；41_應變片，42-靜態(tài)應變測試分析