[實用新型]施加循環荷載作用的大型界面特性直剪儀

有效

• 申請號: 201320416005.3
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN203365229U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉飛禹;林旭;王軍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本實用新型涉及一種施加循環荷載作用的大型界面特性直剪儀。

背景技術

在土木工程尤其是巖土工程中，通常遇到加筋土結構，例如加筋土路基、加筋土擋墻結構、加筋邊坡結構等等。又如水利大壩工程中，混凝土壩與土體之間的接觸面由于兩種材料的差異導致了較大的初始內部剪應力和位移不連續現象，故接觸面部位是大壩工程發生事故的薄弱環節。這些工程結構的薄弱點在于筋材與土體的接觸面，筋材的加入雖然在一定意義上加強了土體（砂性土尤為明顯）的整體約束性，但同時也破壞了土體內部的天然結構性，使得筋土接觸面成為結構中的局部破壞點。因此，筋土界面特性研究成為了加筋土領域的熱點問題。

目前，國內外相關領域專家和學者研究筋土界面特性的試驗儀器大都集中在種：直剪儀和拉拔儀。但目前大多數直剪儀多為尺寸較小，不能滿足實際工程中所要求的邊界效應的影響；或者上下剪切盒尺寸相等，在剪切過程中剪切面發生變化，須在后期的計算中予以一定的修正，會導致試驗數據的有效性和真實性降低；還有很多界面剪切儀需要只包含上剪切盒，下剪切盒為剛性平板，這樣會造成土工合成材料開口處的界面強度為土顆粒與鋼板之間的摩擦，而不是顆粒與格柵之間的真正摩擦，所得結果較真實情況低。另外，目前的直剪儀大多集中在靜荷載作用下的界面特性研究上，對于動力荷載作用下的試驗研究較少，這就涉及到加載方式的異同了?；谡n題組交通荷載作用下路基動力響應的研究方向，自主設計研發了可以施加循環動荷載作用的大型直剪儀，滿足了科研需要以及提供了較為真實可靠的試驗數據。

查閱國內外相關文獻可知，目前國內代表性的動荷載循環試驗儀有：清華大學巖土工程研究所研制開發的大型接觸面循環加載剪切儀，剪切盒尺寸為250*250mm，法向及切向最大荷載為200kN。在剪切盒側壁裝有有機玻璃視窗，并采用數字照相技術可以全程記錄土顆粒的細觀狀態排列、顆粒長軸方向、顆粒眼結構面滑動、顆粒轉動以及顆粒破碎等現象，便于分析；并可進一步確定土與結構件相對位移沿接觸面的分布以及接觸面的厚度。另外，同濟大學研制的大型結構面剪切儀（SJW-200）可以進行多種材料結構接觸面的靜動力試驗研究，通過伺服加載儀能在豎直方向上施加簡單的循環荷載。長江科學院等研制的剪切盒尺寸為600*600mm的單剪儀可以進行土體內部與土工合成材料的界面摩擦特性研究。

上述直剪儀雖然較傳統的儀器多了些改進的地方，但是還是不能夠滿足工程實際中較為真實模擬筋土界面摩擦特性的要求。存在一些問題：上下剪切盒尺寸固定（尺寸相同或者不同）不能進行相關對比試驗；使用液壓控制系統測量精度達不到科研要求；下剪切盒為剛性墊板，對土體與各種土工合成材料摩擦特性研究進行了限制，降低了剪切儀的適用范圍；未能施加豎向循環荷載而不能模擬交通荷載作用下土體內部的剪切摩擦特性；其他還有設備的自動化水平不高。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提出一種施加循環荷載作用的大型界面特性直剪儀，是一種新型的研究土體之間及土工合成材料—土體之間或者土工合成材料之間界面摩擦特性的大型直剪儀，適用于任意二者之間的等剪切面或者變剪切面試驗；尤其可以進行在豎向和水平向循環荷載作用下的界面特性試驗研究，該設備是自主研發設計的大型筋材土體界面摩擦特性研究設備，不但能進行土體自身內部的剪切特性試驗，而且能進行土體與接觸面（包括混凝土接觸面、其他不同類型土體接觸面、土工合成材料等）之間摩擦特性的試驗研究。

為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種施加循環荷載作用的大型界面特性直剪儀，包括反力框架、豎向荷載施加裝置、豎向LVDT位移傳感器、水平荷載施加裝置、水平LVDT位移傳感器、上剪切盒、下剪切盒、上剪切盒固定支架、水浴箱、加載板、底部支承平板、控制面板和控制設備器；所述反力框架固定在底部支承平板上，所述豎向荷載施加裝置和豎向LVDT位移傳感器固定在反力框架頂部，所述上剪切盒通過上剪切盒固定支架固定在反力框架的側壁上，上剪切盒上布置有加載板；所述下剪切盒固定在水浴箱中，所述水浴箱和反力框架間采用滾輪接觸方式以便下剪切盒的自由運動；所述水平荷載施加裝置、水平LVDT位移傳感器固定在反力框架右側底部，正對水浴箱；所述控制面板安裝在反力框架外側，控制設備器通過數據線連接豎向LVDT位移傳感器和水平LVDT位移傳感器，進行數據的采集和處理。