專利名稱：混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直剪試驗(yàn)裝置，尤其是涉及混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型 直剪試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
重力式錨碇作為懸索橋主要承載結(jié)構(gòu)之一，主要作用是承受主纜的巨大拉力，通 過(guò)錨碇基礎(chǔ)與下伏基巖之間的摩阻力，負(fù)責(zé)將主纜拉力有效安全地傳遞給地基，并限制其 水平位移在容許值內(nèi)，確保整個(gè)懸索橋的安全，它是保證全橋安全的重要部位。因此，在設(shè) 計(jì)過(guò)程中，不僅錨碇的重量必須滿足主纜受力的基本要求；而且錨碇基礎(chǔ)底部的混凝土與 其底下基巖之間膠結(jié)面的抗剪強(qiáng)度能夠確保錨碇的抗滑穩(wěn)定性要求。然而，由于巖體巖性、 風(fēng)化程度、物質(zhì)構(gòu)成等差異以及受到外界復(fù)雜不同程度的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，其物理力學(xué) 性質(zhì)截然不一，因此不同類別的巖體與混凝土之間膠結(jié)的接觸面參數(shù)差異也十分顯著，這 必然給工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的困難。通常，在絕大多數(shù)實(shí)際工程中，一般參照規(guī)范以及結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定混凝 土與基巖膠結(jié)面之間的摩擦系數(shù)，然而這樣難以保證參數(shù)取值的準(zhǔn)確性和可靠性。而現(xiàn)場(chǎng) 剪切試驗(yàn)?zāi)軌蜉^真實(shí)的反映錨碇基礎(chǔ)與基巖的膠結(jié)情況，并可以考慮基巖的實(shí)際地質(zhì)情況 以及地下水對(duì)膠結(jié)面的弱化作用等現(xiàn)場(chǎng)條件。所以，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的研究，能夠充分克服參 數(shù)選取的盲目性和不合理性，準(zhǔn)確掌握膠結(jié)面的剪切變形規(guī)律以及其物理力學(xué)特性。而傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)操作較為復(fù)雜，尤其在試件制備、設(shè)備安裝、及垂直荷載的 設(shè)置上，需要耗費(fèi)大量的人力與物力；同時(shí)，試驗(yàn)精度不高，主要由設(shè)備的安裝誤差、加載系 統(tǒng)的不穩(wěn)定、自動(dòng)化控制程度低、采用人工操作加載系統(tǒng)，以及進(jìn)行人工位移測(cè)讀等因素引 起的。還有，垂直荷載的施加和剪切荷載的剪切速度也會(huì)很大程度制約試驗(yàn)結(jié)果的精度。因 此，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)方法可能無(wú)法滿足高精度、高自動(dòng)化、低消耗的試驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用性強(qiáng)、使用 范圍廣泛的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包 括兩套獨(dú)立的樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)、支架立柱、橫梁、反力梁、縱梁、護(hù)筒、墊板及傳力塊，所 述的兩套樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)中一套控制垂直向荷載施加及垂直向位移數(shù)據(jù)采集，連接在 反力梁下方試體的頂面，另一套控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設(shè)在混凝土后座 與試體側(cè)面之間，所述的支架立柱上方設(shè)有橫梁，所述的反力梁連接在橫梁的下方，所述的 護(hù)筒通過(guò)縱梁與橫梁連接，所述的傳力塊的一側(cè)與樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)連接，另一側(cè)通過(guò) 墊板與混凝土試體連接，所述的試體頂面的法向荷載反力與側(cè)面剪切荷載的反力分別由護(hù) 筒注水和混凝土后座來(lái)提供。
所述的樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機(jī)、中繼器、控載箱、位移傳感器、壓力傳 感器、油路接口、連線的儀器部分及分離式油壓千斤頂、電動(dòng)液壓油泵、一泵多頂分油閥、高 壓油管及其接頭的液壓系統(tǒng)部分，所述的連線依次連接主機(jī)、中繼器、控載箱，所述的位移 傳感器連接在中繼器的一側(cè)，所述的壓力傳感器連接在中繼器的另一側(cè)，所述的控載箱通 過(guò)油路接口及連線連接電動(dòng)液壓油泵，所述的一泵多頂分油閥設(shè)在電動(dòng)液壓油泵上，所述 的分離式油壓千斤頂通過(guò)高壓油管及其接頭連接電動(dòng)液壓油泵。所述的墊板包括圓形墊板及方形墊板。所述的方形墊板之間設(shè)有滾珠排。所述的分離式油壓千斤頂與電動(dòng)液壓油泵的量程可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所需的載荷 確定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)將樁基靜載測(cè)試系統(tǒng)首次運(yùn)用到現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)中，便于各向試驗(yàn)荷載施 加以及試驗(yàn)進(jìn)程的控制，解決了加載系統(tǒng)不穩(wěn)定、反力系統(tǒng)裝置復(fù)雜的問(wèn)題；(2)所采用的樁基靜載荷測(cè)試(RS-JYB)系統(tǒng)具有自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，自動(dòng)加載、 恒載，配備雙油路千斤頂及電動(dòng)油泵可自動(dòng)卸載的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)真正的靜載荷測(cè)試全自動(dòng) 化；(3)適用性強(qiáng)，用途廣泛，可通過(guò)調(diào)整加載系統(tǒng)的量程或是測(cè)試方案，適用于不同 的地質(zhì)條件，也可適用于巖石、結(jié)構(gòu)面的剪切試驗(yàn)?？色@取比傳統(tǒng)剪切試驗(yàn)更高的試驗(yàn)精度。


圖1為樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)的控制流程圖；圖2為現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中A-A的剖視圖；圖4為圖2中B-B的剖視圖。圖中1為50CmX50CmX35Cm的混凝土試體、2為圓形墊板、3為方形墊板、4為滾珠 排、5為傳立柱、6為垂直樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)、7為反力梁、8為傳力塊、9為水平樁基靜載荷 測(cè)試系統(tǒng)、10為混凝土后座、11為支架立柱、12為橫梁、13為縱梁、14為護(hù)筒。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一種混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的直剪試驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2中 A-A的剖視圖如圖3所示，圖2中B-B的剖視圖如圖4所示該裝置包括圓形墊板2、方形 墊板3、滾珠排4、傳立柱5、垂直樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)6、反力梁7、傳力塊8、水平樁基靜載 荷測(cè)試系統(tǒng)9、支架立柱11、橫梁12、縱梁13、護(hù)筒14。垂直樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)6控制垂 直向荷載施加及垂直向位移數(shù)據(jù)采集，連接在反力梁7下方試體1的頂面，水平樁基靜載荷 測(cè)試系統(tǒng)9控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設(shè)在混凝土后座10與試體1的側(cè)面之 間，支架立柱11上方設(shè)有橫梁12，反力梁7連接在橫梁12的下方，護(hù)筒14通過(guò)縱梁13與4橫梁12連接，傳力柱7的一側(cè)與垂直樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)6連接，另一側(cè)通過(guò)圓形墊板2 及方形墊板3與混凝土試體1連接，兩個(gè)方形墊板2之間設(shè)有滾珠排4，傳力塊8的一側(cè)與 水平樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)9連接，另一側(cè)通過(guò)方形墊板3與混凝土試體1連接。樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)的流程圖如圖1所示，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機(jī)、中繼器、控載 箱、位移傳感器、壓力傳感器、油路接口、連線的儀器部分及分離式油壓千斤頂、電動(dòng)液壓油 泵、一泵多頂分油閥、高壓油管及其接頭的液壓系統(tǒng)部分，連線依次連接主機(jī)、中繼器、控載 箱，位移傳感器連接在中繼器的一側(cè)，壓力傳感器連接在中繼器的另一側(cè)，控載箱通過(guò)油路 接口及連線連接電動(dòng)液壓油泵，一泵多頂分油閥設(shè)在電動(dòng)液壓油泵上，分離式油壓千斤頂 通過(guò)高壓油管及其接頭連接電動(dòng)液壓油泵。分離式油壓千斤頂與電動(dòng)液壓油泵的量程可以 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所需的載荷確定。樁基靜載荷測(cè)試(RS-JYB)系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主機(jī)經(jīng)由中繼器向千斤頂發(fā)出荷載施 加指令，油路中的壓力以及測(cè)試的位移數(shù)據(jù)也經(jīng)由中繼器返回到系統(tǒng)主機(jī)上。所有試驗(yàn)儀 器準(zhǔn)備完畢后，即可操縱RS-JYB系統(tǒng)A主機(jī)控制垂直向千斤頂進(jìn)行逐級(jí)施加法向荷載至預(yù) 定載荷，并維持在穩(wěn)定狀態(tài)；繼而通過(guò)RS-JYB系統(tǒng)B主機(jī)控制水平向千斤頂進(jìn)行分級(jí)施加 水平剪切荷載，直至發(fā)生剪切破壞。本發(fā)明為現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)，尤其是混凝土與基巖之間的膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)提供 了更方便、更精確、更自動(dòng)化的測(cè)試方法，具有較好的實(shí)用性。在目前現(xiàn)場(chǎng)野外巖體力學(xué)性 質(zhì)測(cè)試等方面，具有十分廣泛的推廣應(yīng)用空間。采用本發(fā)明在贛州贛康高速公路有限公司 承建的贛江公路大橋工程西錨碇基巖摩阻力研究中進(jìn)行應(yīng)用，證明了采用樁基靜載分析系 統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)可確保試驗(yàn)操作更方便、試驗(yàn)結(jié)果更精確、試驗(yàn)過(guò)程更自動(dòng)化。
權(quán)利要求
1.混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括 兩套獨(dú)立的樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)、支架立柱、橫梁、反力梁、縱梁、護(hù)筒、墊板及傳力塊，所述 的兩套樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)中一套控制垂直向荷載施加及垂直向位移數(shù)據(jù)采集，連接在反 力梁下方的試體頂面，另一套控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設(shè)在混凝土后座與 試體側(cè)面之間，所述的支架立柱上方設(shè)有橫梁，所述的反力梁連接在橫梁的下方，所述的護(hù) 筒通過(guò)縱梁與橫梁連接，所述的傳力塊的一側(cè)與樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)連接，另一側(cè)通過(guò)墊 板與混凝土試體連接。所述的試體頂面的法向荷載反力與側(cè)面剪切荷載的反力分別由護(hù)筒 注水和混凝土后座來(lái)提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其 特征在于，所述的樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機(jī)、中繼器、控載箱、位移傳感器、壓力傳 感器、油路接口、連線的儀器部分及分離式油壓千斤頂、電動(dòng)液壓油泵、一泵多頂分油閥、高 壓油管及其接頭的液壓系統(tǒng)部分，所述的連線依次連接主機(jī)、中繼器、控載箱，所述的位移 傳感器連接在中繼器的一側(cè)，所述的壓力傳感器連接在中繼器的另一側(cè)，所述的控載箱通 過(guò)油路接口及連線連接電動(dòng)液壓油泵，所述的一泵多頂分油閥設(shè)在電動(dòng)液壓油泵上，所述 的分離式油壓千斤頂通過(guò)高壓油管及其接頭連接電動(dòng)液壓油泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其 特征在于，所述的墊板包括圓形墊板及方形墊板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其 特征在于，所述的方形墊板之間設(shè)有滾珠排。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其 特征在于，所述的分離式油壓千斤頂與電動(dòng)液壓油泵的量程可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所需的載荷 確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及混凝土與基巖膠結(jié)面抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，該裝置包括兩套獨(dú)立的樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)、支架立柱、橫梁、反力梁、縱梁、護(hù)筒、墊板及傳力塊，一套樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)控制垂直向荷載施加位移數(shù)據(jù)采集，連接在反力梁下方的試體頂面，另一套控制剪切荷載施加及剪切位移數(shù)據(jù)采集，設(shè)在混凝土后座與試體側(cè)面之間，支架立柱上方設(shè)有橫梁，反力梁連接在橫梁的下方，護(hù)筒通過(guò)縱梁與橫梁連接，傳力塊的一側(cè)與樁基靜載荷測(cè)試系統(tǒng)連接，另一側(cè)通過(guò)墊板與混凝土試體連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了加載系統(tǒng)不穩(wěn)定、反力系統(tǒng)裝置復(fù)雜的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)真正的靜載荷測(cè)試全自動(dòng)化，且適用性強(qiáng)，用途廣泛，精度更高。
文檔編號(hào)G01N3/24GK102042937SQ20091019716
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者吳昌將, 周生華, 張子新, 賴允瑾 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)