專利名稱：用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓力的加載框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及試驗(yàn)室內(nèi)對土壓力分析模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓力的加載框架。
背景技術(shù)：
在土木工程建設(shè)的過程中，常常要對土介質(zhì)中的壓カ分布進(jìn)行研究，許多工程上需要解決的問題都與土層中的壓カ分布有關(guān)，例如邊坡穩(wěn)定問題、樁土間相互作用問題以及樁基承載カ問題等。但是目前常見的研究手段為通過小比例模型試驗(yàn)來進(jìn)行研究，但是當(dāng)模擬的對象存在土介質(zhì)時(shí)，重力成為ー個比較難以模擬的物理量，而重力又是導(dǎo)致土體與結(jié)構(gòu)受カ變形和破壞的ー個基本因素，其固結(jié)沉降、對結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓カ等都是直接由重力產(chǎn)生的。這在小比例的模型試驗(yàn)中很難模擬，這就需要大比例的土介質(zhì)作為試驗(yàn)對象，并對大比例巖土層施加荷載進(jìn)行土壓カ模擬。目前國內(nèi)關(guān)于土壓カ加載常見的是小比例的模型試驗(yàn)加載土壓力，尚未見到對大比例巖土介質(zhì)進(jìn)行土壓カ模擬加載。而在對大比例巖土介質(zhì)進(jìn)行土壓カ模擬加載試驗(yàn)中，加載架成為首要設(shè)計(jì)問題，既要考慮加載架自身的重カ是否影響對土壓カ的模擬，又要考慮加載架在受土壓力時(shí)是否自身變形而導(dǎo)致受力不平衡，因此，需要ー種剛度強(qiáng)的加載框架。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種剛度強(qiáng)的用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓カ的加載框架，該加載框架可以自身抵消加載端的重力，使對土壓力的模擬更精確，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明的ー種用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓カ的加載框架，其包括加載梁、加強(qiáng)梁和垂直連接在加載梁與加強(qiáng)梁之間的多根加強(qiáng)柱，所述加載梁和加強(qiáng)梁之間設(shè)有ー墻體，所述墻體上設(shè)有通孔，所述加強(qiáng)柱可滑動地穿設(shè)在所述通孔內(nèi)，所述加強(qiáng)梁與加載作動器相連。本發(fā)明所述加強(qiáng)梁與多個所述加載作動器相連。本發(fā)明所述混凝土墻上設(shè)有多個通孔，每個通孔內(nèi)設(shè)有一根所述加強(qiáng)柱。本發(fā)明所述加載框架有多層，各層加載框架上的加載梁上下疊合且可相對滑動。本發(fā)明所述加強(qiáng)柱的長度大于所述墻體厚度與所述加載梁最大加載距離之和。本發(fā)明所述墻體為混凝土墻。本發(fā)明還包括一反カ墻，所述加載作動器設(shè)置在反カ墻與加強(qiáng)梁之間。通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓カ的加載框架，具有兩個優(yōu)點(diǎn)(一)將加載框架做成框架形式，與単獨(dú)一根加載梁承受加載力相比，整體的剛度較大，受到加載カ后的變形較??；(ニ)由于在加載梁受カ運(yùn)動的過程中，加載梁受到的摩擦カ較大，而這種結(jié)構(gòu)的加載框架，后方的加強(qiáng)梁能夠?qū)⒓虞d梁的一部分重力平衡，能夠減小加載梁受到的摩擦力。這兩個優(yōu)點(diǎn)均能顯著提高加載框架的使用壽命。

圖I為本發(fā)明所述加載框架的平面圖。圖2為本發(fā)明多層加載框架的安裝軸視圖。圖3為本發(fā)明多層加載框架的安裝側(cè)視圖。圖4為本發(fā)明所述混凝土墻的軸視圖。 圖中1、加載梁；2、混凝土墻；3、加強(qiáng)梁；4、加強(qiáng)柱；5、加載作動器；6、反カ墻。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的ー種用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓カ的加載框架，其包括加載梁
I、加強(qiáng)梁3和垂直連接在加載梁I與加強(qiáng)梁3之間的多根加強(qiáng)柱4，加載梁I與加強(qiáng)梁3間具有ー墻體2，墻體2上設(shè)有通孔21 (見圖4)，加強(qiáng)柱4滑動穿設(shè)在該通孔21內(nèi)，加強(qiáng)梁3與加載作動器5相連。本發(fā)明采用加載梁、加強(qiáng)梁和加強(qiáng)柱構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，來增強(qiáng)試驗(yàn)室內(nèi)對土壓力進(jìn)行模擬加載時(shí)加載端的剛度，同時(shí)本發(fā)明中的加強(qiáng)梁和加載梁分別位于混凝土墻的兩側(cè)并通過加強(qiáng)柱相連，因此，加載梁自身的重力可以通過加強(qiáng)梁抵消，使對土壓力的模擬加載更精確，同時(shí)提高了整個加載框架的使用壽命。本發(fā)明還包括一反カ墻6，在反カ墻6與加強(qiáng)梁3間設(shè)有多個加載作動器5，上述加強(qiáng)梁3與多個加載作動器5相連，均勻受カ，使對土壓力的模擬加載更精確。如圖4所示，上述墻體2上設(shè)有多個通孔21，每個通孔21內(nèi)設(shè)有ー根加強(qiáng)柱4，增強(qiáng)了整個加載框架的剛度，使加載梁平衡受力，減小其本身的變形，提高試驗(yàn)的精準(zhǔn)度。本發(fā)明加載框架用于試驗(yàn)室內(nèi)對土壓力模擬加載系統(tǒng)中，該模擬加載系統(tǒng)用來模擬現(xiàn)實(shí)中土介質(zhì)中的壓カ分層分布情況，該模擬加載系統(tǒng)安裝在一個試驗(yàn)坑內(nèi)，上述反力墻6即指試驗(yàn)坑墻壁，上述墻體2可為混凝土墻。如圖2及圖3所示，在該模擬加載系統(tǒng)中上述加載框架有多層，各層加載框架上的加載梁I上下疊合且可相對滑動。每層加載框架在加載作動器5的驅(qū)動下可對試驗(yàn)坑內(nèi)的土介質(zhì)實(shí)時(shí)加載力，并所有加載梁I組成ー個對土介質(zhì)施加荷載的土壓カ加載面。由于土層受到的壓カ若大于其破壞時(shí)的被動土壓力，該土層就會產(chǎn)生破壞，因此試驗(yàn)室內(nèi)模擬的土層的壓力大小，不會超過其破壞時(shí)的被動土壓力。因此加載作動器5的最大加載能力可根據(jù)姆層土層破壞時(shí)的被動土壓力計(jì)算。土層破壞時(shí)的被動土壓力大小根據(jù)朗肯被動土壓力公式計(jì)算(如下所示)。郎肯被動土壓力公式Pp = γΖΚρ + Ic^Kp
Kp =な2 (45 + 昏)其中'rL為土層深度，Y為土重度，c為土的粘聚力，爐為土的內(nèi)摩擦角。根據(jù)以上公式推算出每層土層破壞時(shí)的被動土壓力，以此設(shè)置每層加載作動器5的最大加載力，在試驗(yàn)中每層的加強(qiáng)梁3與加載作動器5相連，因此，加載作動器5直接作用在加強(qiáng)梁3上，加強(qiáng)梁3通過加強(qiáng)柱4把加載カ傳遞給加載梁1，為滿足試驗(yàn)，上述加強(qiáng)柱4的長度長度不應(yīng)小于墻體厚度與加載梁最大加載距離之和，以便加載梁I更好地進(jìn)入土介質(zhì)對其實(shí)施加載模擬。以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的ー種用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓カ的加載框架進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有所改變，因此本說明書內(nèi)容僅用來于對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行說明，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計(jì)思想所做的任何改變都在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓力的加載框架，其特征在于，所述加載框架包括加載梁(I)、加強(qiáng)梁⑶和垂直連接在加載梁(I)與加強(qiáng)梁(3)之間的多根加強(qiáng)柱(4)，所述加載梁和加強(qiáng)梁之間設(shè)有一墻體(2)，所述墻體(2)上設(shè)有通孔(21)，所述加強(qiáng)柱(4)可滑動地穿設(shè)在所述通孔內(nèi)，所述加強(qiáng)梁(3)與加載作動器(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加載框架，其特征在于，所述加強(qiáng)梁(3)與多個所述加載作動器(5)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加載框架，其特征在于，所述混凝土墻(2)上設(shè)有多個通孔(21)，每個通孔(21)內(nèi)設(shè)有一根所述加強(qiáng)柱(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加載框架，其特征在于，所述加載框架有多層，各層加載框架上的加載梁上下疊合且可相對滑動。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加載框架，其特征在于，所述加強(qiáng)柱(4)的長度大于所述墻體厚度與所述加載梁最大加載距離之和。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加載框架，其特征在于，所述墻體為混凝土墻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加載框架，其特征在于，還包括一反力墻，所述加載作動器(5)設(shè)置在反力墻與加強(qiáng)梁(3)之間。
全文摘要
本發(fā)明的一種用于試驗(yàn)室內(nèi)模擬土壓力的加載框架，其包括加載梁、加強(qiáng)梁和垂直連接在加載梁和加強(qiáng)梁之間的多根加強(qiáng)柱，加載梁與加強(qiáng)梁之間具有一墻體，所述墻體上設(shè)有通孔，所述加強(qiáng)柱滑動穿設(shè)在所述通孔內(nèi)，所述加強(qiáng)梁與加載作動器相連。本發(fā)明采用加載梁、加強(qiáng)梁和加強(qiáng)柱構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，來增強(qiáng)試驗(yàn)室內(nèi)對土壓力進(jìn)行模擬加載時(shí)加載端的剛度，同時(shí)本發(fā)明中的加強(qiáng)梁和加載梁分別位于混凝土墻的兩側(cè)并通過加強(qiáng)柱相連，因此，加載梁自身的重力可以通過加強(qiáng)梁抵消，使對土壓力的模擬加載更精確，同時(shí)提高了整個加載框架的使用壽命。
文檔編號G01N33/24GK102628859SQ20121009654
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者傅一帆, 吳鋒, 周國然, 李曉舟, 邱松 申請人:中交上海三航科學(xué)研究院有限公司