[發(fā)明專利]應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711375656.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107907481A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 芮圣潔;周文杰;國振;王立忠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 萬尾甜,韓介梅

1.應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：包括機(jī)架、剪切系統(tǒng)、樁體、液壓伺服系統(tǒng)、扭力裝置、圍壓控制系統(tǒng)、傳感器測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)；樁體插入剪切系統(tǒng)中，與裝于剪切系統(tǒng)中的土樣形成樁土界面，液壓伺服系統(tǒng)用于控制土樣與樁體的上下相對運(yùn)動，圍壓控制系統(tǒng)用于控制剪切系統(tǒng)內(nèi)的圍壓以調(diào)整土體的應(yīng)力狀態(tài)，扭力裝置用于控制樁體與土樣的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，傳感器測量系統(tǒng)用于檢測剪切儀中待測數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)用于控制液壓伺服系統(tǒng)、扭力裝置、及圍壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：

所述的剪切系統(tǒng)包括透明的筒狀外壁(8)、底板(17)、上環(huán)(10)、彈性橡膠膜(7)；上環(huán)(10)設(shè)于筒狀外壁(8)頂部開口處，筒狀外壁(8)固定于底板(17)上，樁體(9)貫穿底板(17)中部插入上環(huán)(10)內(nèi)，樁體與上環(huán)之間、上環(huán)與筒狀外壁之間、樁體與底板之間均通過橡膠圈密封，在上環(huán)下方及底板上方各固定有一個(gè)橡膠膜固定環(huán)(6)，彈性橡膠膜(7)上下端分別通過橡膠圈固定于橡膠膜固定環(huán)(6)內(nèi)，彈性橡膠膜(7)與樁體(9)之間用于安裝待測土體，彈性橡膠膜(7)與筒狀外壁(8)之間形成圍壓室；

所述的圍壓控制系統(tǒng)包括開在圍壓室底板(17)上的圍壓水孔(30)、開在待測土體空間底板(17)上的反壓孔(33)、及水壓力控制器(3)；圍壓水孔(30)通過管道與水壓力控制器(3)相連用于向圍壓室內(nèi)注水或排水以控制圍壓室內(nèi)的水壓，反壓孔(33)通過流量計(jì)(32)與水壓力控制器(3)相連用于測量排水條件下土體的體變。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的液壓伺服系統(tǒng)包括液壓加載控制裝置(2)、及與液壓加載控制裝置分別通過油管連接的上部油缸(16)和下部油缸(27)；上部油缸(16)的活塞桿通過傳力管(13)與上環(huán)(10)固連，下部油缸(27)的活塞桿通過傳動軸(19)與樁體(9)下端固連。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的扭力裝置包括傳動大齒輪(22)、扭剪小齒輪(23)、支撐軸承(26)、伺服電機(jī)(24)；扭剪小齒輪(23)通過支撐軸承(26)固定在機(jī)架上，扭剪小齒輪(23)由伺服電機(jī)(24)驅(qū)動，傳動大齒輪(22)和扭剪小齒輪(23)相嚙合傳動，傳動大齒輪(22)與傳動軸(18)固定。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的傳感器測量系統(tǒng)包括孔壓傳感器(5)、位移傳感器(11)、軸力傳感器(20)、扭矩傳感器(21)；孔壓傳感器(5)用于測量土體內(nèi)部的孔壓響應(yīng)，位移傳感器(11)設(shè)于上環(huán)(10)上方用于測量土體的豎向位移，軸力傳感器(20)用于測量樁土之間的豎向力，扭矩傳感器(21)用于測量樁體的扭矩，軸力傳感器及扭矩傳感器均設(shè)于傳動軸(18)上。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的機(jī)架包括底座(1)、固定于底座上的立柱(14)、及自上而下依次固定于立柱上的反力梁(15)、橫板(19)、及下橫梁(25)；上部油缸(16)固定于反力梁(15)上，剪切系統(tǒng)的底板安裝于橫板(19)上，下部油缸(27)及扭力裝置中的支撐軸承(26)均固定于下橫梁(25)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的樁體為剛樁或者預(yù)制混凝土樁。