輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，本實(shí)用新型的裝置，通過頂部豎向加載系統(tǒng)，并配合相應(yīng)測量系統(tǒng)可開展加筋土模型實(shí)驗(yàn)；通過豎向加載系統(tǒng)結(jié)合側(cè)面拉拔載荷施加系統(tǒng)及位移測量系統(tǒng)可開展輪胎、格柵等加筋材料的大型拉拔實(shí)驗(yàn)。本裝置包括加載系統(tǒng)、模型系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。本實(shí)用新型將拉拔試驗(yàn)和模型試驗(yàn)的相應(yīng)加載、測量系統(tǒng)結(jié)合，與常規(guī)模型和拉拔試驗(yàn)裝置相比，試驗(yàn)成本降低；裝置克服常規(guī)拉拔裝置無法進(jìn)行輪胎等立體加筋材料拉拔試驗(yàn)的缺陷；測量系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容全面，可對筋材和填土的力、位移等進(jìn)行精確測量，真實(shí)反映應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)；可用于輪胎等非常規(guī)加筋土結(jié)構(gòu)的模型試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)。
【專利說明】輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于巖土工程模型試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廢舊輪胎加筋土結(jié)構(gòu)，抗震性好，耐久性優(yōu)良，施工簡便，成本低廉，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在工程實(shí)踐中具有廣闊的應(yīng)用前景。輪胎加筋土結(jié)構(gòu)中，加筋材料的變形特性、輪胎串的抗拉斷、抗拔出等因素都將影響加筋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和變形特性，筋土相互作用界面的抗拉拔性能及有效錨固長度、連接方式、上覆荷載等因素的影響是探討加筋土工作性狀、破壞模式和加筋機(jī)理的關(guān)鍵，是加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。由于廢舊輪胎加筋結(jié)構(gòu)中加筋材料特殊、尺寸較大，研究相對較為困難，常規(guī)土工合成材料加筋試驗(yàn)裝置難以滿足廢舊輪胎加筋機(jī)理試驗(yàn)的要求。另外，加筋單元體試驗(yàn)和小比例模型試驗(yàn)難以全面反映原型真實(shí)特性，現(xiàn)場試驗(yàn)邊界條件不易控制，精確測量難以實(shí)現(xiàn)。
[0003]廢舊輪胎加筋柔性較好，具有良好的變形適應(yīng)性能，水平布置的加筋輪胎原始狀態(tài)呈圓形，在與土相互作用中，受力變?yōu)椴灰?guī)則的近橢圓形，變形相對較大。使用傳統(tǒng)的應(yīng)變片、位移計(jì)等應(yīng)變、位移測量手段，難以滿足輪胎應(yīng)變、變形的測量要求，使得輪胎的應(yīng)力應(yīng)變分析變得相當(dāng)困難。而輪胎的應(yīng)力應(yīng)變特性影響筋土界面抗剪強(qiáng)度、抗拔阻力值，加筋土變形量的控制，進(jìn)而影響到加筋土結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。當(dāng)前加筋土結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)中采用的測量方法，難以在輪胎加筋土結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有加筋土模型試驗(yàn)技術(shù)上存在的缺點(diǎn)和不足，為輪胎等特殊加筋土結(jié)構(gòu)以及常規(guī)加筋土結(jié)構(gòu)加筋機(jī)理的研究提供一種用于試驗(yàn)的裝置。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括模型系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和測量系統(tǒng)；
[0006]所述的模型系統(tǒng)由模型箱和反力裝置組成，所述的模型箱前后兩側(cè)面由模型框架主體組成，所述的模型框架主體由四根橫向角鋼和四根豎向角鋼焊接而成，所述的模型箱左右兩側(cè)面及底面由木質(zhì)模型隔板嵌入所述的橫向角鋼和豎向角鋼內(nèi)側(cè)密封，所述的模型框架主體的中空部分用玻璃質(zhì)模型隔板嵌入所述的橫向角鋼和豎向角鋼內(nèi)側(cè)密封，所述的木質(zhì)模型隔板和玻璃質(zhì)模型隔板用于水平加勁鋼肋和豎向加勁鋼肋加固以增強(qiáng)模型裝置剛度；所述的反力裝置安裝在反力裝置梁框架內(nèi)，所述的反力裝置梁框架由四根豎梁、兩根縱梁以及三根橫梁構(gòu)成，三根橫梁分別固定在兩根縱梁的兩端和中間，所述的四根豎梁對稱地焊接在所述的模型箱前后兩側(cè)面的上部橫向角鋼上；
[0007]所述的加載系統(tǒng)包括豎向加載子系統(tǒng)和水平加載子系統(tǒng)，所述的豎向加載子系統(tǒng)包括油壓千斤頂和加載板，所述的加載板安裝在所述的模型箱內(nèi)部，所述的油壓千斤頂安裝在所述的加載板上，位于所述的反力裝置梁框架內(nèi)；所述的水平加載子系統(tǒng)包括拉拔荷載施加系統(tǒng)和第一拉線，所述的拉拔荷載施加系統(tǒng)通過所述的拉線與加筋輪胎連接，施加水平荷載；
[0008]所述的測量系統(tǒng)包括位移測量系統(tǒng)和第二拉線，所述的位移測量系統(tǒng)通過所述的第二拉線與加筋輪胎連接，用于測量所述的第二拉線的位移。
[0009]作為優(yōu)選，所述的第一拉線、第二拉線均為鋼絲繩。
[0010]作為優(yōu)選，所述的鋼絲繩套設(shè)在塑料小軟管內(nèi)，所述的塑料小軟管內(nèi)充填黃油以加強(qiáng)潤滑。
[0011]作為優(yōu)選，所述的模型箱內(nèi)側(cè)面敷設(shè)有四氟乙烯膜或涂敷潤滑劑以減小填土與側(cè)壁之間的摩擦。
[0012]作為優(yōu)選，所述的加筋輪胎串聯(lián)構(gòu)成加筋輪胎層。
[0013]作為優(yōu)選，所述的反力裝置、反力裝置梁框架、油壓千斤頂均設(shè)置有四個(gè)。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)以及有益效果在于:
[0015]1.本試驗(yàn)裝置可開展拉拔試驗(yàn)，并且可實(shí)施模型試驗(yàn)，提高了設(shè)備的利用率，節(jié)省了成本；
[0016]2.輪胎筋材的應(yīng)變和模型邊坡的位移，分別是通過鋼絲位移法量測系統(tǒng)和顯微鏡量測得的，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確高；
[0017]3.豎向加載和水平加載操作過程簡單省時(shí)，同時(shí)壓力和位移數(shù)據(jù)可精確獲取，能夠?qū)δＰ褪┘映掷m(xù)穩(wěn)定的壓力。
[0018]4.除可開展常規(guī)加筋材料試驗(yàn)研究外，可針對特殊筋材開展試驗(yàn)和監(jiān)測，真實(shí)地反映特殊加筋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和變形特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1:為本實(shí)用新型實(shí)施例的裝置的剖面結(jié)構(gòu)簡圖；
[0020]圖2:為本實(shí)用新型實(shí)施例的裝置的模型框架主體的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0021]圖3:為本實(shí)用新型實(shí)施例的反力裝置梁框架結(jié)構(gòu)簡圖；
[0022]圖4:為本實(shí)用新型實(shí)施例的輪胎加筋拉拔試驗(yàn)平面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合參考附圖進(jìn)一步描述本技術(shù)方案，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件，但該描述僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0024]請見圖1、圖2、圖3和圖4，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，包括模型系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和測量系統(tǒng)；模型系統(tǒng)由模型箱和四個(gè)反力裝置14組成，模型箱前后兩側(cè)面由模型框架主體組成，模型框架主體由四根橫向角鋼21和四根豎向角鋼22焊接而成，模型箱左右兩側(cè)面及底面由木質(zhì)模型隔板嵌入橫向角鋼21和豎向角鋼22內(nèi)側(cè)密封，模型框架主體的中空部分用玻璃質(zhì)模型隔板23嵌入橫向角鋼21和豎向角鋼22內(nèi)側(cè)密封，木質(zhì)模型隔板和玻璃質(zhì)模型隔板23用于水平加勁鋼肋和豎向加勁鋼肋加固以增強(qiáng)模型裝置剛度；四個(gè)反力裝置14均分別安裝在四個(gè)反力裝置梁框架內(nèi)，反力裝置梁框架由四根豎梁18、兩根縱梁19以及三根橫梁20構(gòu)成，三根橫梁20分別固定在兩根縱梁19的兩端和中間，四根豎梁18對稱地焊接在模型箱前后兩側(cè)面的上部橫向角鋼21上；模型箱內(nèi)側(cè)面敷設(shè)有四氟乙烯膜或涂敷潤滑劑以減小填土與側(cè)壁之間的摩擦；加載系統(tǒng)包括豎向加載子系統(tǒng)和水平加載子系統(tǒng)，豎向加載子系統(tǒng)包括四個(gè)油壓千斤頂13和加載板14，加載板14安裝在模型箱內(nèi)部，油壓千斤頂13安裝在加載板14上，位于反力裝置梁框架內(nèi)；加筋輪胎17串聯(lián)構(gòu)成加筋輪胎層；水平加載子系統(tǒng)包括拉拔荷載施加系統(tǒng)11和由鋼絲繩制作而成的第一拉線161，拉拔荷載施加系統(tǒng)11通過拉線161與加筋輪胎17連接，施加水平荷載；測量系統(tǒng)包括位移測量系統(tǒng)12和由鋼絲繩制作而成的第二拉線162，位移測量系統(tǒng)12通過第二拉線162與加筋輪胎17連接，用于測量第二拉線162的位移，鋼絲繩套設(shè)在塑料小軟管24內(nèi)，塑料小軟管24內(nèi)充填黃油以加強(qiáng)潤滑；
[0025]本實(shí)用新型的工作原理是:豎向和水平加載均通過油壓泵提供動(dòng)力，推動(dòng)油壓千斤頂13產(chǎn)生行程，油壓千斤頂13底部與反力裝置14相連從而使千斤頂頂部推動(dòng)豎向加載板15或拉動(dòng)加筋輪胎17，油壓泵提供壓力由壓力表讀取，位移則由位移傳感器讀取。同時(shí)，在加筋土內(nèi)部埋設(shè)的壓力盒可讀取坡體內(nèi)部壓力數(shù)據(jù)。開展模型試驗(yàn)時(shí)，僅有豎向油壓千斤頂13工作，油壓千斤頂13傳遞至加載板15的壓力均勻施加在裝置內(nèi)加筋土上，使土體產(chǎn)生沉降直至破壞；開展拉拔試驗(yàn)時(shí)，豎向油壓千斤頂13首先施加豎向壓力至設(shè)定值，然后拉拔荷載施加設(shè)備11工作拉動(dòng)輪胎，使輪胎與填土產(chǎn)生相對滑動(dòng)。
[0026]本實(shí)用新型在進(jìn)行模型試驗(yàn)時(shí)，在木質(zhì)模型隔板和玻璃模型隔板23圍成的空間內(nèi)，根據(jù)設(shè)定密實(shí)度，組成堆筑填土并進(jìn)行夯實(shí)，加筋輪胎17相互綁扎串聯(lián)后亦逐層布置，在堆筑模型過程中在內(nèi)部埋設(shè)土壓力盒，在玻璃模型隔板23和填土間布置有色鋼珠并在玻璃模型隔板23上標(biāo)明初始位置；模型填筑完成后，在坡面一側(cè)按固定間距布置有色鋼珠并安放一標(biāo)尺，在模型箱有斜坡一側(cè)固定位置安放相機(jī)并用三角架固定；在填土頂部平穩(wěn)安放加載板15，通過油壓泵提供動(dòng)力，并由壓力表讀取荷載壓力值，填土內(nèi)各測點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)由埋設(shè)的壓力盒讀取；每次加載穩(wěn)定后，裝置側(cè)面有色鋼珠位置均進(jìn)行一次標(biāo)注，坡面布置的有色鋼珠則通過遙控對相機(jī)操作進(jìn)行拍攝，防止使相機(jī)位置發(fā)生變動(dòng)；加載結(jié)束后對裝置側(cè)面有色鋼珠相鄰兩次標(biāo)注的位置進(jìn)行量測，并計(jì)算其水平和豎直位移，配合壓力表數(shù)據(jù)便可繪制邊坡荷載-位移曲線；將坡面布置的有色鋼珠的照片導(dǎo)入MATLAB中，分別用鼠標(biāo)點(diǎn)取各測點(diǎn)的坐標(biāo)，相鄰時(shí)間同一測點(diǎn)的坐標(biāo)用同樣方法獲取，比較相鄰時(shí)間同一測點(diǎn)的坐標(biāo)邊便可計(jì)算出測點(diǎn)的圖上位移，由于測點(diǎn)的圖上位移與真實(shí)位移與相機(jī)與坡面距離、相機(jī)傾斜角度、填土坡度有關(guān)，并呈線性關(guān)系，因此將測點(diǎn)圖上位移可通過標(biāo)尺的圖上間距進(jìn)行線性換算，由此可得出荷載-坡面位移曲線。
[0027]本實(shí)用新型在進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)，填土步驟基本與模型試驗(yàn)相同，當(dāng)填土達(dá)到一定高度，將相互串聯(lián)的加筋輪胎17埋置在填土中，并通過第一拉線161使最前排輪胎與拉拔荷載施加系統(tǒng)11的橫梁相連；模型填筑完成后，首先通過油壓泵使豎向有呀千斤頂13產(chǎn)生行程，荷載施加在加載板15后在填土表面產(chǎn)生均布力，通過壓力表讀取豎向荷載壓力值；豎直荷載穩(wěn)定后，拉拔荷載施加系統(tǒng)11的油壓千斤頂拉動(dòng)第一拉線161使輪胎產(chǎn)生位移，由壓力表讀取水平荷載值，由位移傳感器記錄千斤頂水平行程；第二拉線162的一端固定在輪胎的待測位移點(diǎn)，外圍為塑料小軟管24，軟管內(nèi)充填黃油以加強(qiáng)潤滑，另一端連接模型箱后部位移測量系統(tǒng)12，當(dāng)加筋輪胎17發(fā)生變形時(shí)，加筋輪胎17前后測點(diǎn)的位移值之差為該加筋輪胎17變形值。[0028]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括模型系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和測量系統(tǒng)； 所述的模型系統(tǒng)由模型箱和反力裝置(14)組成，所述的模型箱前后兩側(cè)面由模型框架主體組成，所述的模型框架主體由四根橫向角鋼(21)和四根豎向角鋼(22)焊接而成，所述的模型箱左右兩側(cè)面及底面由木質(zhì)模型隔板嵌入所述的橫向角鋼(21)和豎向角鋼(22)內(nèi)側(cè)密封，所述的模型框架主體的中空部分用玻璃質(zhì)模型隔板(23)嵌入所述的橫向角鋼(21)和豎向角鋼(22)內(nèi)側(cè)密封，所述的木質(zhì)模型隔板和玻璃質(zhì)模型隔板(23)用于水平加勁鋼肋和豎向加勁鋼肋加固以增強(qiáng)模型裝置剛度；所述的反力裝置(14)安裝在反力裝置梁框架內(nèi)，所述的反力裝置梁框架由四根豎梁(18)、兩根縱梁(19)以及三根橫梁(20)構(gòu)成，三根橫梁(20 )分別固定在兩根縱梁(19 )的兩端和中間，所述的四根豎梁(18 )對稱地焊接在所述的模型箱前后兩側(cè)面的上部橫向角鋼(21)上； 所述的加載系統(tǒng)包括豎向加載子系統(tǒng)和水平加載子系統(tǒng)，所述的豎向加載子系統(tǒng)包括油壓千斤頂(13)和加載板(14)，所述的加載板(14)安裝在所述的模型箱內(nèi)部，所述的油壓千斤頂(13)安裝在所述的加載板(14)上，位于所述的反力裝置梁框架內(nèi)；所述的水平加載子系統(tǒng)包括拉拔荷載施加系統(tǒng)(11)和第一拉線(161 )，所述的拉拔荷載施加系統(tǒng)(11)通過所述的拉線(161)與加筋輪胎(17)連接，施加水平荷載； 所述的測量系統(tǒng)包括位移測量系統(tǒng)(12)和第二拉線(162)，所述的位移測量系統(tǒng)(12)通過所述的第二拉線(162)與加筋輪胎(17)連接，用于測量所述的第二拉線(162)的位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的第一拉線(161 )、第二拉線(162)均為鋼絲繩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的鋼絲繩套設(shè)在塑料小軟管(24)內(nèi)，所述的塑料小軟管(24)內(nèi)充填黃油以加強(qiáng)潤滑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的模型箱內(nèi)側(cè)面敷設(shè)有四氟乙烯膜或涂敷潤滑劑以減小填土與側(cè)壁之間的摩擦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的加筋輪胎(17)串聯(lián)構(gòu)成加筋輪胎層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加筋土結(jié)構(gòu)拉拔模型兩用試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的反力裝置(14)、反力裝置梁框架、油壓千斤頂(13)均設(shè)置有四個(gè)。
【文檔編號】G01N3/10GK203629965SQ201320836182
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】李麗華, 肖衡林, 肖本林, 馬強(qiáng), 楊超, 萬娟, 崔惜琳, 王翠英, 宋桂紅, 黃彩萍, 劉毅 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)