专利名称：土拱试验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土拱试验仪，特别涉及一种主要用于抗滑桩桩间土拱 试验的土拱试验仪。
背景技术：
土拱是指土体承受一定压力后在其内部形成的拱，拱的性质由土体本 身的物理力学性质决定。土拱的形成改变了土体中的应力状态，引起应力 重新分布，把作用于拱上的压力传递到拱脚及周围稳定介质中去。土拱拱 形及换体的几何及力学性质，直接影响甚至决定了加固结构物的设计参 数，例如，在抗滑桩与桩间结构物联合加固措施的设计中，桩与桩间结构 物上力的分配，就决定于桩间土拱的性质。所以，通过试验手段，再现特 定工程环境下的土拱，明确拱形与拱体性质，及其影响因素、变化规律， 显得尤为重要。但目前，尚无关于土拱的较好试验方法及试验设备见诸报
道，主要原因是不具备土拱呈现的力学和空间条件，具体如下(l)实际 加固工程中， 一般不允许土体破坏，这样拱前土体就不会移走，土拱就无 法在实际工程中观测到，故目前很少有土拱的现场试验；(2 )模型试验中， 大多试验者追求模型与现场实际情况相似，将土体潜在运移方向设为与现 场一致，由于模型较小，拱前土体自重就较�。涫艿降哪Σ亮ο喽岳� 说又较大，拱前土拱仍不具备移走的条件，所以目前报道的土拱常规物理 模型试验很少。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可实现土拱直接再现，并 通过拱前土压力测试验证土拱的土拱试验仪。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型的土 拱试验仪，其特征是它包括箱体、拱脚模型柱和加压装置和测力装置，箱体具有上端口和下端口 ，两个换脚模型柱间隔设置在箱体的下端口处， 加压装置设置在箱体上端口的上方，箱体下端口的下方具有拱前土下落空间。
本实用新型的有益效果是，可实现土拱的直接再现，可直接量测拱
高、拱跨，描绘拱形，经计算处理得出拱轴线；可通过测量拱前土压力的 分布确定土拱的存在及其影响因素，并确定拱跨；结构简单，能方便地进 行各种土的土换试验。
本说明书包括如下三幅附图
图1是本实用新型土拱试验仪的半剖视图2是沿图1中A - A线的剖视图3是沿图2中B-B线的剖视图。
图中示出零部件、部位名称及所对应的标记箱体10、拱脚模型柱 11、端孔12、内挡4反13、才共前土下落空间14、力口压4反20、底座21、传力 筋板22、压力传感器23、自动油压千斤顶30、螺杆40、上框架板41 、第 一支撑框板42、第二支撑框板43、第三支撑框板44、下框架板45、 土压 力测试板46、压力传感器47。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参照图l和图2,本实用新型的土换试验仪，它包括箱体10、拱脚模 型柱11和加压装置和测力装置，箱体10具有上端口和下端口，两个拱脚 模型柱11间隔设置在箱体10的下端口处，加压装置设置在箱体10上端口 的上方，箱体10下端口的下方具有拱前土下落空间M。试验时，由加压 装置向箱体10内的土样进行加压，直至两个拱脚支撑板11之间的拱前土 下落，形成土拱为止，直接再现土拱，可直接量测拱高、拱跨，描绘拱形， 经计算处理得出拱轴线。还可通过设置在箱体"10的下端口下方的压力传 感器测量拱前土压力的分布确定土换的存在及其影响因素，并确定拱if争。
参照图1,所述加压装置由加压板20和驱动该加压板20沿箱体！0纵向直线往复移动的自动油压千斤顶30构成。自动油压千斤顶30可对箱体 10内的土样进行连续稳定加压，可有效地避免压力回缩造成的土样中应 力回弹。参照图3，为将由自动油压千斤顶30产生的压力均匀地传递给 到箱体10内的土样上，所述加压板20的上板面上分布设置有传力筋板22， 各传力筋板22与设置在该上板面上中央部位的承力座21固定连接。参照 图1，所述测力装置包括设置在承力座21与自动油压千斤顶30的顶杆之 间的压力传感器23，由该压力传感器23测量土拱试验过程中的压力。参 照图2,所述测力装置还包括布设在土压力测试板46上的压力传感器47， 土压力测试板46活动设置在箱体10下端口的下方。参照图1，所述箱体10下端口处，在箱体10的前壁、后壁上开设有 两组分别供两个拱脚模型柱11插入的端孔12。为能方便地调整两个换脚 模型柱11,结合相似比例的改变，以适应不同试验条件的需要，参照图2, 所述端孔12的截面积大于拱脚模型柱11的截面积，在箱体10内设置有与 拱脚模型柱11相配合的可遮挡端孔12与拱脚模型柱11之间间隙的内挡板 13。
为方便土样制备和试验操作，参照图1,所述箱体10安装在框架上， 该框架包括四根竖立的螺杆40和通过螺母可拆卸安装在螺杆40上部、下 部的上框架板41和下框架板(45),以及通过螺母间隔可纵向移动安装 在螺杆40上的第一支撑框板42、第二支撑框板43和第三支撑框板44。所 述箱体10固定于第一支撑框板42、第二支撑框板43之间，所述自动油压 千斤顶30安装固定在上框架板41上，所述土压力测试板46活动设置于第 二支撑框板43与第三支撑框板44之间，纵向间隔的第三支撑框板44与下 框架板45之间形成拱前土下落空间14。通过各处的螺母调节并定位各部 件的位置，使第一支撑框板42、第二支撑框板43、箱体10等均可纵向上 下移动。
以上所述只是用图解说明本实用新型土拱试验仪的一些原理，并非是 要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所
有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
权利要求1.土拱试验仪，其特征是它包括箱体(10)、拱脚模型柱(11)和加压装置和测力装置，箱体(10)具有上端口和下端口，两个拱脚模型柱(11)间隔设置在箱体(10)的下端口处，加压装置设置在箱体(10)上端口的上方，箱体(10)下端口的下方具有拱前土下落空间(14)。
2. 如权利要求1所述的土拱试验仪，其特征是所述加压装置由加 压板(20)和驱动该加压板(20)沿箱体(10)纵向直线往复移动的自 动油压千斤顶(30)构成。
3. 如权利要求2所述的土拱试验仪，其特征是所述加压板(20)的 上板面上分布设置有传力筋板(22),各传力筋板(22)与设置在该上 板面上中央部位的承力座(21)固定连接。
4. 如权利要求3所述的土拱试验仪，其特征是所述测力装置包括设 置在承力座(21)与自动油压千斤顶(30)的顶杆之间的压力传感器(23)，以及布设在土压力测试板(46)上的压力传感器(47) , 土压力 测试板(46)活动设置在箱体(10)下端口的下方。
5. 如权利要求2、 3或4所述的土拱试验仪，其特征是所述箱体(10 ) 下端口处，在箱体(10)的前壁、后壁上开设有两组分别供两个拱脚模型 柱(11 )插入的端孔(12)。
6. 如权利要求5所述的土拱试验仪，其特征是所述端孔(12)的截 面积大于拱脚模型柱(11)的截面积，在箱体(10)内设置有与拱脚模 型柱(11 )相配合的可遮挡端孔(12)与拱脚模型柱(11 )之间间隙的 内挡板(13)。
7. 如权利要求6所述的土拱试验仪，其特征是所述箱体(10)安装 在框架上，该框架包括四根竖立的螺杆(40)和通过螺母可拆卸安装在 螺杆(40)上部、下部的上框架板(41 )和下框架板(45),以及通过 螺母间隔可纵向移动安装在螺杆(40)上的第一支撑框板(42)、第二 支撑框板(43)和第三支撑框板(44)。
8.如权利要求7所述的土拱试验仪，其特征是所述箱体(10)固定 于第一支撑框板(42)、第二支撑框板(43)之间；所述自动油压千斤顶 (30)安装固定在上框架板(41 )上；所述土压力测试板(46)活动设置 于第二支撑框板(43)与第三支撑框板(44)之间；纵向间隔的第三支撑 框板(44)与下框架板(45)之间形成拱前土下落空间(14)。
专利摘要本实用新型公开了一种土拱试验仪，旨在实现土拱直接再现，并可通过拱前土压力测试验证土拱。它包括箱体(10)、拱脚模型柱(11)和加压装置和测力装置，箱体(10)具有上端口和下端口，两个拱脚模型柱(11)间隔设置在箱体(10)的下端口处，加压装置设置在箱体(10)上端口的上方，箱体(10)下端口的下方具有拱前土下落空间(14)。本实用新型的有益效果是，可实现土拱的直接再现，可直接量测拱高、拱跨，描绘拱形，经计算处理得出拱轴线；可通过测量拱前土压力的分布确定土拱的存在及其影响因素，并确定拱跨；结构简单，能方便地进行各种土的土拱试验。
文档编号G01M99/00GK201364246SQ200920079248
公开日2009年12月16日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者姚元锋, 熊自英, 蒋楚生, 赵晓彦 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司
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