[發明專利]土壓力盒

在審

• 申請號: 202110783226.3
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113340487A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張俊云;高福洲;何卓嶺
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 徐驥

本發明涉及巖土工程檢測領域，具體涉及一種土壓力盒，包括外殼，該外殼上端設置有可上下活動的活動部，活動部下端設置連接桿，該連接桿上端與活動部一側連接，該連接桿下端連接條形薄片；條形薄片橫向布置，該條形薄片兩端均設置支座；條形薄片上設置應變片，該應變片用于獲取條形薄片的應變信息。采用本土壓力盒，通過活動部將裝置所受的分布土壓力轉換為等價且同受力方向的集中力，通過連接桿將等價集中力傳遞至條形薄片，以條形薄片受等價集中力的過程模擬簡支梁在集中荷載作用下產生應變的過程，可放大條形薄片的應變，提高裝置的靈敏度與準確性。

技術領域

本發明涉及巖土工程檢測領域，具體涉及一種土壓力盒。

背景技術

土壓力盒作為一種測量土壓力的傳感器，主要有三大類：電阻應變式、振弦式、光纖光柵式。其中電阻應變式土壓力盒具有高靈敏度、結構簡單、體積小等優點，適合于小比例的模型試驗或室內模型試驗；振弦式土壓力盒抗干擾能力強、穩定性好，適合于基坑、隧道及壩體等地下結構工程的測量；光纖光柵土壓力盒具有較強的抗電磁干擾能力、精度較高，常應用于大型地質工程中。

常規的電阻應變式土壓力盒利用粘貼于土壓力盒中的電阻應變片作為敏感元件，內部安裝有受力膜，電阻應變片隨受力膜產生變形，利用電阻應變組成的電橋輸出電壓，通過測量電壓的變化由標定曲線確定受力膜所受所到的壓力作用大小。中國專利CN106197780A新型電阻應變式土壓力盒傳感器，將所測位置的水土壓力通過一塊圓形橡膠塊直接傳遞給土壓力受力膜，使受力膜實現較小的半徑局部區域內受力，使受力膜變形量加大，從而實現傳感器的輸出靈敏度提高的目的，該專利利用電橋原理，使敏感柵組成全橋電路，成倍提高電橋的輸出電壓，同時將土壓力盒受力膜的全平面均布面荷載轉換成局部面荷載，且作用于受力膜的中心區域內，可進一步提高受力膜的變形量，用以提高土壓力傳感器的輸出量，但由于其局部面荷載的受力面積仍然相對較大，在測量靈敏度和測量精度上仍有不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測量靈敏度更好的土壓力盒和一種用于工程中測量土壓力的方法。

本發明采用的技術方案是，一種土壓力盒，包括外殼，該外殼上端設置有可上下活動的活動部，所述活動部下端設置有位于外殼內腔中的連接桿，該連接桿上端與活動部位于外殼內腔的一側連接，該連接桿下端連接有條形薄片；所述條形薄片橫向布置，該條形薄片兩端均通過設置的支座支撐于外殼內腔底部上；所述條形薄片上設置有應變片，該應變片用于獲取所述條形薄片的應變信息，用于活動部受壓時通過連接桿端頭將壓力傳遞給條形薄片使應變片獲取應變信息。

通過采用本土壓力盒，將活動部所承受的壓力通過連接桿傳遞至條形薄片上，使得活動部所受各類分布的水土壓力轉換為一集中力，使得條形薄片的受力形式更加清晰、簡單，即通過活動部將分布荷載進行集中，轉換為等價的受力方向相同的集中力，并通過上端條形的薄片與連接桿的配合使用，組建成近似的簡支梁受集中力的受力模型，更大程度上放大受荷條形薄片變形，提高裝置的靈敏度與準確度。

這里采用了條形薄片，使裝置對從連接桿傳遞的力的感知更為靈敏。條形薄片可以是厚度較薄的銅條。連接桿可以采用輕質的金屬圓柱桿。

進一步地是，所述連接桿豎向布置，該連接桿上端與活動部的下端中心連接，該連接桿的下端與條形薄片的上端中心連接。

進一步地是，所述應變片設置于條形薄片中心位置，所述應變片與所述連接桿上下對應，以使應變片能更為靈敏的獲取應變信息。即這樣上下對應的方式，使活動部的應變感應較為靈敏的傳遞給連接桿，通過連接桿集中到條形薄片上。

進一步地是，所述活動部下端中心位置設置有螺套，所述連接桿的上端與該螺套螺紋連接，所條形薄片上端中心位置設置有螺紋孔，該螺紋孔用于連接桿下端伸入并與該螺紋孔螺紋連接固定。

上述采用螺套、螺紋進行連接，使活動部、連接桿和條形薄片三部分可較為容易的進行組裝和更換。