[發明專利]一種樁-土試驗用自平衡式多加載路徑單向剪切箱

有效

• 申請號: 202010030798.X
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111141607B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 許成順;劉開源;張小玲;杜修力;薛鈞元
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20;G01N3/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種樁-土試驗用自平衡式多加載路徑單向剪切箱，其特征在于：包括反力架、加載裝置、角鋼箱體和單向剪切裝置；

所述反力架由背靠背放置的槽鋼和螺桿組成，槽鋼在三等分處預留孔洞用螺栓連接；槽鋼背靠背之間預留一定距離，大小等于螺桿直徑并通過螺母與之連接；

所述角鋼箱體由角鋼、亞克力側板、側向鋼加載板和鋼底板組成；角鋼通過焊接或栓接組成箱體，亞克力側板和鋼底板通過預留孔與箱體栓接，側向鋼加載板在填土達到預定高度后放置于箱體加載側的內側，側向鋼加載板的外表面邊緣與角鋼翼緣內側接觸形成限位，使側向鋼加載板只能發生向箱體內的位移；

所述單向剪切裝置由滑軌、剪切板、可調式復合彈簧阻尼器和角鋼反力架組成；滑軌沿角鋼箱體高度等間距布置，與角鋼箱體的邊緣焊接；剪切板尾部側邊緣通過滑塊與滑軌連接；可調式復合彈簧阻尼器的頂端與剪切板的尾部緊密接觸，尾端通過加載裝置夾具和螺栓與角鋼反力架連接形成整體，實現單向層間剪切模擬土中應力的擴散與衰減；

所述加載裝置由作動器、輪輻式壓力傳感器、滑輪、拉力傳感器、鋼絲繩、配重和加載裝置夾具組成；所述加載裝置夾具由帶預留孔的薄鋼板、細螺桿和螺母組成；反力架中，兩槽鋼背靠背組成主梁，主梁沿箱體長度方向平行布置；兩槽鋼背靠背組成次梁，次梁垂直于主梁，位于平行的主梁中部，緊貼于主梁上表面并提供豎向反力，或緊貼于主梁下表面提供水平反力；

輪輻式傳感器反面頂在次梁上，正面頂在作動器底部，作動器穿過帶預留孔的鋼板，并在油缸處與之接觸形成限位；另一塊鋼板與作動器穿過的鋼板相配合，將輪輻式壓力傳感器和作動器箍在次梁上，并用細螺桿和螺栓固定；通過調節主梁、次梁和加載裝置位置，滿足空間內三個水平自由度上任意位置加載；將作動器換為滑輪并通過鋼絲繩與拉力傳感器和配重串接，形成拉荷載施加系統，調節主梁、次梁和滑輪相對位置控制與箱體長和高組成的平面平行的平面內的三個自由度。

2.根據權利要求1所述一種樁-土試驗用自平衡式多加載路徑單向剪切箱，其特征在于：可調式復合彈簧阻尼器的頭部頂在剪切板后部，可調式復合彈簧阻尼器的尾部通過加載裝置夾具和螺栓與角鋼反力架相連，槽鋼之間間距為可調式復合彈簧阻尼器的直徑，將可調式復合彈簧阻尼器穿過夾具并在兩端緊固螺母即可形成穩定整體。

3.根據權利要求1所述一種樁-土試驗用自平衡式多加載路徑單向剪切箱，其特征在于：加載裝置夾具與角鋼反力架靠緊即可為可調式復合彈簧阻尼器提供反力，并通過滑軌傳到至箱體形成平衡系統；當樁和土在箱體內發生相互作用時，土體中應力向外傳導到剪切板，當剪切板發生位移時可調式復合彈簧阻尼器通過彈性或粘彈性反應吸收能量；根據土的性質不同，調整彈簧長度、圈數和直徑控制彈性反應，調節可調式復合彈簧阻尼器尾部旋鈕調節阻尼，模擬土中應力擴散和衰減效應。