一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置，该装置包括一个两侧带有透明有机玻璃边侧且设有可固定定滑轮的凹槽的模型箱；一套由导轨、传力板、液压器以及钢绞线组成并且可以实现模型箱两侧同时加载的施力系统；且传力板底部布置有若干轴力传感器；模型箱外设有可以记录箱内实验过程的照相机。该装置能够显著增加箱内的空间利用率，可通过调整定滑轮在凹槽的位置来改变荷载方向以模拟不同工况下锚固基础的承载机制，把传力的定滑轮固定于凹槽内，并使钢绞线贴合在模型箱内壁面上，避免了传力钢绞线不能完好的贴合在模型箱内壁而产生的荷载方向偏移误差，提高了实验的精确性、准确性，在土工离心实验中拥有很大的潜力与前景。

A continuous loading device for anchoring foundation of centrifuge

The invention discloses a one-time continuous loading device which can be used for anchoring foundation of centrifuge. The device includes a model box with transparent plexiglass side on both sides and a groove which can fix fixed pulley; a set of force application system which is composed of guide rail, force transmitting plate, hydraulic device and steel strand and can realize simultaneous loading on both sides of the model box; and a number of force transmitting plates are arranged at the bottom The axial force sensor is arranged outside the model box with a camera which can record the experiment process in the box. The device can significantly increase the space utilization rate of the box. The load direction can be changed by adjusting the position of the fixed pulley in the groove to simulate the bearing mechanism of the anchoring foundation under different working conditions. The fixed pulley for transmitting force is fixed in the groove, and the steel strand is attached to the inner wall of the model box, avoiding the load direction caused by the incomplete attachment of the steel strand to the inner wall of the model box The migration error improves the accuracy and accuracy of the experiment, and has great potential and prospect in the geocentrifugation experiment.

【技术实现步骤摘要】
一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置
技术介绍
岩土工程学作为正式的学科的发展已经有半个多世纪了。但由于岩土材料的复杂性，这门学科至今仍然属于半经验性的学科。近年来由于岩土的本构关系和数值分析技术的发展，对岩土工程的较精确的定量研究前进了一大步，从而使对工程性状预测的可靠程度提高了。但是这种分析技术的精度首先取决于对岩土性状的认识与模拟程度，以及边界条件的简化程度，其次取决于数学计算技术的条件，因此仍有许多不完善的地方。同时上述的分析技术还缺乏必要的实验与现场资料的验证。为此物理模型试验在岩土工程研究中就具有一定的地位。物理模型模拟是现场工况一定比例的近似，能在一定程度上弥补上述两种研究手段的不足。时任国际土力学学会TC6主席Springman(2001)对岩土工程物理模拟技术评价认为，它可正确模拟应力随深度变化，使揭露性状的关键机理的理想成为可能，能合理选择模型土、设计应力历史及加荷形式，能相对节省试验费用和时间，且能较好地观测变形和破坏机理。目前公认能较好反映现场实际情况的岩土工程物理模拟手段是足尺模型试验、常重力大比尺模型试验和超重力离心模型试验。足尺模型试验尺寸与原型完全相同，最能直接有效地全面反映岩土体和基础的实际工作状态和应力分布。它既能真实的模拟现场施工过程，又能充分发挥室内试验测定的系统性、稳定性和准确性。然而足尺模型试验的规模巨大，需耗费很大的人力、物力和财力，只有对特别重要工程中存在的问题加以验证时才会使用，但其成果对工程实际具有宝贵的参考价值。足尺模型试验的模型尺寸较大，往往能比较清晰地反映岩土体灾变过程和结果。虽然常重力大比尺试验不能完全模拟真实的自重应力场，但是相比于小比尺模型试验的应力水平大一个数量级，对于揭露土工结构在使用极限状态和最终极限状态下性状机理的参数研究是特别有用的。在岩土工程中，土的自重应力通常占支配地位，而土的力学特性随应力水平而变化，常规小比尺模型由于其自重应力远低于原型，因而不能再现原型的特性。解决这一问题的唯一途径是提高模型的自重，使之与原型等效。超重力离心模型试验通过让模型承受大于重力加速度的离心加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工构筑物的自重损失，使模型和原型相应点的应力应变达到相同、变形相似、破坏机理相同，从而再现原型岩土体和结构特性。超重力模拟中的土体材料已能较好地反映原型土体的散粒性、应力相关性、摩擦特性、强非线性、剪胀性、多相性、应力历史相关性等特性。超重力离心模型试验不仅有助于理论分析、建模和土构筑物的失效机理研究，而且也可用于检验实际结构设计的合理性，指导工程施工。超重力离心模型试验对模拟以自重为主要荷载的岩土结构物性状的研究特别有效，因此获得了广泛的应用。土工离心模型试验由于能够真实模拟重力场的存在，再现工程实际应力状态，被广大学者公认是目前进行岩土工程技术研究中最先进、最有效的试验方法。在土工超重力离心试验发展越来越成熟的今天，如何在超重力离心试验中实现可以一次连续加载，减少试验期间不必要的工作量，高效高质量的完成试验显得尤为重要。本专利技术的一次连续加载装置具有效率高、经济性强、操作简单便捷等特点，减少实验过程中因为加载方式不同而导致需要进行额外的试验，减少了试验中不必要的装置更换，在保证试验精度的前提下大大的提高了实验的效率，同时减少了超重力离心机的工作负荷，减少其运行折旧。在土工超重力离心试验中具有很大的意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有的离心模型试验加载装置工作形式单一，前期准备繁冗，不同加载方式不能同时进行试验，更换实验操作繁冗复杂，单一方案不同加载方式需要多次试验的经济性、效率较低等缺陷，提出一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置。本专利技术的目的主要为在保证试验精度的情况下提高实验效率，节省不必要的材料、人力开支，同时减少超重力离心机的运行折旧以提高整个实验的经济性。本专利技术采取以下技术方案：一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置，包括模型箱、液压升降机、传力板、锚固基础装置，所述的模型箱包括两个长边侧壁、两个短边侧壁、底部和上盖，所述的模型箱上盖上设有若干导轨和液压升降机，所述的导轨和液压升降机均位于模型箱内部，所述的液压升降机位于导轨之间；所述的模型箱的长边侧壁的一段为有机玻璃，且长边侧壁内部的不同高度处对称地设有若干凹槽，所述的凹槽内固定有定滑轮，所述的定滑轮的轴心搭接有钢绞线，所述的钢绞线用于连接传力板和锚固基础装置；所述的锚固基础装置对称地固定于模型箱的长边侧壁上；所述的传力板的中心处与液压升降机的底部连接，所述的传力板沿长边侧壁方向的中心线上还开有若干圆孔，圆孔处固定连接有滚轮，供导轨穿过，所述的传力板沿短边侧壁方向的两端底部对称地连接有若干轴力传感器；所述的钢绞线的一端与所述轴力传感器连接，另一端与锚固基础装置连接。上述技术方案中，进一步地，所述的凹槽凹陷深度为定滑轮的厚度的一半。进一步地，所述的模型箱的长边侧壁的有机玻璃外设有摄像机，与所述的锚固基础装置相对，用于拍摄记录实验过程。进一步地，所述的传力板由4块不锈钢钢块组成，其中一块钢块沿长边侧壁方向，另外三块相同的钢块沿短边侧壁方向，呈“丰”字形。本专利技术中，所述的模型箱的长边侧壁有一定长度的有机玻璃，保证模型箱内可以同时开展多组试验并进行观察记录；所述的液压机通过升降传力板为实验中的锚固基础装置提供外力；所述的定滑轮可通过放置于不同高度的凹槽来改变钢绞线的方向，满足不同实验组别的施荷方向要求。本专利技术中，滚轮固定于传力板上的圆孔中，导轨穿过圆孔，且导轨外壁与滚轮相接触，滚轮之间的正对距离为导轨直径，限制了导轨的横向移动，保证传力板在液压升降机的作用下可以在竖直方向移动，不会使传力板产生横向偏移而产生不必要的实验误差；另一方面，滚轮与导轨之间的接触将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了接触面的摩擦力，提高效率。这种带有滚轮的传力板也可以直接定制。相比传统的离心实验加载装置，本专利技术的一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置增加了模型箱内空间的利用率，且可以在模型箱的两侧同时观测实验过程，相比传统装置可以增加一倍的实验次数，并且可以调整定滑轮在凹槽的位置来改变荷载方向以模拟不同工况下锚固基础的承载机制，大大提高了离心实验的效率，减少了实验的周期，同时也减少了实验前期的重复准备工作、降低了超重力离心机多次使用的折旧损失，具有很强的经济性；模型箱内的定滑轮凹槽可以把传力的定滑轮固定于凹槽内，并使钢绞线贴合在模型箱内壁面上，相比传统模型箱避免了传力钢绞线不能完好的贴合在模型箱内壁而产生的荷载方向偏移误差，提高了实验的精确性、准确性。本专利技术装置的工作过程为：在模型箱中装填试验所需土样、安装锚固基础装置，安装传力板；在选定的侧壁凹槽安装上定滑轮，钢绞线穿过定滑轮的轴心，钢绞线一端连接锚固基础装置，另一端连接至轴力传感器；将模型箱置于超重力离心机中，并通过传力板沿导轨上下运动对锚固基础装置施加荷载；实验过程中模型箱外的摄像机拍摄并记录实验过程。本专利技术具有以下优点：模型箱相比传统模型箱两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置，其特征在于，包括模型箱(1)、液压升降机(3)、传力板(4)、锚固基础装置(9)，/n所述的模型箱(1)包括两个长边侧壁、两个短边侧壁、底部和上盖，所述的模型箱(1)上盖上设有若干导轨(2)和液压升降机(3)所述的导轨(2)和液压升降机(3)均位于模型箱(1)内部，所述的液压升降机(3)位于导轨之间；所述的模型箱(1)的长边侧壁的一段为有机玻璃(1-1)，且长边侧壁内部的不同高度处对称地设有若干凹槽，所述的凹槽内固定有定滑轮(7)，所述的定滑轮(7)的轴心搭接有钢绞线(6)，所述的钢绞线(6)用于连接传力板(4)和锚固基础装置(9)；所述的锚固基础装置(9)对称地固定于模型箱(1)的两侧长边侧壁上；所述的传力板(4)的中心处与液压升降机(3)的底部连接，所述的传力板(4)沿长边侧壁方向的中心线上还开有若干圆孔，圆孔处固定连接有滚轮(10)，供导轨(2)穿过，所述的传力板(4)沿短边侧壁方向的两端底部对称地连接有若干轴力传感器(5)；所述的钢绞线(6)的一端与所述轴力传感器(5)连接，另一端与锚固基础装置(9)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置，其特征在于，包括模型箱(1)、液压升降机(3)、传力板(4)、锚固基础装置(9)，
所述的模型箱(1)包括两个长边侧壁、两个短边侧壁、底部和上盖，所述的模型箱(1)上盖上设有若干导轨(2)和液压升降机(3)所述的导轨(2)和液压升降机(3)均位于模型箱(1)内部，所述的液压升降机(3)位于导轨之间；所述的模型箱(1)的长边侧壁的一段为有机玻璃(1-1)，且长边侧壁内部的不同高度处对称地设有若干凹槽，所述的凹槽内固定有定滑轮(7)，所述的定滑轮(7)的轴心搭接有钢绞线(6)，所述的钢绞线(6)用于连接传力板(4)和锚固基础装置(9)；所述的锚固基础装置(9)对称地固定于模型箱(1)的两侧长边侧壁上；所述的传力板(4)的中心处与液压升降机(3)的底部连接，所述的传力板(4)沿长边侧壁方向的中心线上还开有若干圆孔，圆孔处固定连接有滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮圣杰，朱则昊，国振，王立忠，李雨杰，周文杰，朱从博，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33