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原文传递一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱

专利名称：	一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱
摘要：	本发明公开了一种桩‑土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，属于岩土工程试验技术领域。该装置的加载部分可以变换位置施加不同加载路径下的拉、压、推等静力或拟静力荷载，通过半剪切装置可以模拟土体应力扩散和衰减，减小边界条件影响以达到减小模型尺寸的目的。该装置由反力架、加载装置、角钢模型箱和半剪切装置组成。模型箱用于承载桩与土，是桩‑土体相互作用的主要场所。单向剪切装置实现土体的单向剪切，将实验边界条件与实际边界条件相统一，在提高试验可靠度的同时减小了模型尺寸，减少了财力物力消耗。反力架和加载装置用于施加荷载，有多种组合方式，加载位置和角度可调，可以实现多路径加载。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京工业大学
发明人：	许成顺;刘开源;张小玲;杜修力;薛钧元
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN202010030798.X
公开号：	CN111141607A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	沈波
分类号：	G01N3/08;G01N3/20;G01N3/04;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/08;G01N3/20;G01N3/04
申请人地址：	100124 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，其特征在于：单向剪切箱由反力架、加载装置、角钢箱体和单向剪切装置组成；其中反力架由八根反力架螺杆1、八根长1200mm的14a槽钢、两根长1500mm的14a槽钢和四根长1200mm的10号槽钢组成；八根反力架螺杆1包括四根长2000mm的M30通长螺纹反力架螺杆和四根长1200mm的M30通长螺纹反力架螺杆；反力架螺杆穿过角钢箱体上的预留孔洞，并用螺母与反力架螺杆相连，将槽钢反力梁受到的力传递给角钢箱体从而形成自平衡系统；每根槽钢反力梁有相同型号的两根槽钢背靠背摆放组成，将螺栓穿过腹板上等分处的预留孔洞使之形成整体，槽钢之间预留缝隙，缝隙大小等于反力架螺杆的直径，用螺母将两根槽钢相对固定形成整个反力系统，为试验提供反力支持；两根长1200的14a槽钢反力梁作为在角钢箱体顶部区域加载时的主梁，通过反力架螺杆沿箱体长度方向与箱体栓接，控制加载装置与箱体在高度上的相对位置；两根长1200的10号槽钢反力梁作为在角钢箱体顶部区域加载时的次梁，与主梁成垂直状栓接，并与加载装置连接，控制加载装置在宽度方向上与箱体的相对位置；两根长1200的14a槽钢反力梁作为在箱体侧向区域加载时的主梁与箱体栓接，控制水平方向上加载装置与箱体的相对位置；一根长1500的14a槽钢反力梁作为在箱体侧向区域加载时的次梁，与主梁成垂直状栓接，并与加载装置连接，控制加载装置在高度方向上与箱体的相对位置。 2.根据权利要求1所述一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，其特征在于：所述加载装置由作动器、轮辐式压力传感器、滑轮、拉力传感器、钢丝绳、配重和加载装置夹具组成；轮辐式传感器反面顶在次梁上，正面顶在作动器底部，作动器穿过带预留孔的钢板，并在油缸处与之接触形成限位；另一块钢板与作动器穿过的钢板相配合，将轮辐式压力传感器和作动器箍在次梁上，并用细螺杆和螺栓固定；通过调节主梁、次梁和加载装置位置，满足空间内三个水平自由度上任意位置加载；将作动器换为滑轮并通过钢丝绳与拉力传感器和配重串接，形成拉荷载施加系统，调节主梁、次梁和滑轮相对位置可以控制与箱体长和高组成的平面平行的平面内的三个自由度。 3.根据权利要求1所述一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，其特征在于：所述角钢箱体由80×80×6的角钢、亚克力侧板和侧向钢加载板组成；箱体外框由角钢焊接或栓接组成，亚克力侧板与箱体内部表面栓接；待填土达到相应高度后将侧向钢加载板放置在箱体内侧，其外表面与角钢翼缘内表面接触形成限位，使得加载板只能向箱体内部移动；当箱体为栓接时整个装置拆解为角钢、槽钢、作动器基础零件。 4.根据权利要求1所述一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，其特征在于：所述单向剪切装置由可调式复合弹簧阻尼器、滑轨、剪切板和剪切装置反力架组成；滑轨沿箱体高度等距离与之焊接，另一端与剪切装置反力架焊接；剪切板通过滑轨上的滑块与滑轨连接，滑轨和剪切板的数量相对应，根据不同实验需求调整剪切板的层数。 5.根据权利要求4所述一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，其特征在于：可调式复合弹簧阻尼器的头部顶在剪切板后部，可调式复合弹簧阻尼器的尾部通过夹具和螺栓与剪切装置反力架相连，夹具与反力架中的次梁相同，槽钢之间间距为可调式复合弹簧阻尼器的直径，将可调式复合弹簧阻尼器穿过夹具并在两端紧固螺母即可形成稳定整体。 6.根据权利要求4所述一种桩-土试验用自平衡式多加载路径单向剪切箱，其特征在于：将夹具与剪切装置反力架靠紧即可为可调式复合弹簧阻尼器提供反力，并通过滑轨传到至箱体形成平衡系统；当桩和土在箱体内发生相互作用时，土体中应力向外传导到剪切板，当剪切板发生位移时可调式复合弹簧阻尼器通过弹性或粘弹性反应吸收能量；根据土的性质不同，调整弹簧长度、圈数和直径可以控制弹性反应，调节可调式复合弹簧阻尼器尾部旋钮调节阻尼，模拟土中应力扩散和衰减效应。
所属类别：	发明专利