中位置开了一直径15_孔，以便传力杆16可以插入到试验箱；其一侧侧壁也开有直径1mm孔，以便位移测量系统300和应变测试系统400的连接线穿过。该低温试验箱上配备温度设定装置、照明装置、温度显示屏和温度控制传感器22，其最低温度可低至-40°C，设定温度的误差范围能够控制在0.2°C范围内。所述试验箱外形尺寸540X785X885mm，箱内工作室尺寸380X430X600mm。
[0069]自平衡杠杆静力加载装置100，包含杠杆11、平衡配重12、砝码13、螺栓14、铰15和传力杆16。杠杆11 一端通过细钢丝与砝码盘相连，另一端制成螺纹杆，其上配有平衡配重12，平衡配重可沿螺纹杆旋转前进后退，能方便地实现杠杆的自平衡。杠杆上设有前中后三组连接件14，中间连接件下端与加载框架固结，上端与杠杆铰接，作为杠杆的支点；当前连接件下端与传力杆铰接时实现模型粧压力荷载的施加，当后连接件下端与传力杆铰接时实现模型粧拉力荷载的施加。图2是本实施例杠杆静力加载力臂关系示意图，模型粧压力荷载是砝码荷载的10倍。本实施例采用传力杆与前连接件铰接，铰接时确保连接件、传力杆和粧三者铅直且共线。
[0070]位移测量系统300由型号为GHSI750-4-20mA的位移计31、DH3817动态应变测试分析系统32和连接线(即位移计引线33)组成；位移计量程0~10mm，动态应变测试分析系统与计算机连接实现位移数据的实时存储。
[0071]应变测试系统400由粘贴于模型粧应变测点上的多组应变片41、DH3816静态应变测试分析系统42和连接线43组成；静态应变测试分析系统与计算机连接实现测点应变数据的定时测量与存储。
[0072]室内冻土模型实验粧(即粧土模型600)采用混凝土单粧61，应变片按测点位置依次粘贴在模型粧上；粧周土体62采用兰州标准黄土。按照相关实验规定，制备冻土模型粧基并将其放置于低温试验箱冷冻至实验要求温度。
[0073]使用上述实施例中的位移测量系统300和应变测试系统400，将连接线路接通，采用分级加载进行粧基承载力性能试验。
[0074]本实施例中实验设备的使用流程如图5所示。
[0075]本实用新型的技术方案中，室内冻土模型粧静力加载实验装置的安装方法是首相将加工好的工作台安置到实验室某一位置，然后焊接加载框架，并将加工好的加载框架焊接到工作台台面，将低温试验箱放置在工作台台面上，使得加载框架位于低温试验箱正上方；再将杠杆通过螺栓固结到加载框架上，连接好砝码盘，旋入平衡配重即可。
[0076]本实用新型的技术方案中，室内冻土模型粧静力加载实验装置在模型粧静载实验的流程是:首先按照实验要求和相关规范制作模型粧、布置测点，在测点上粘贴好应变片备用；其次加工好粧周土，并在实验桶内制作好粧土模型，将其放置到低温试验箱冷冻到符合实验要求；再次在杠杆上安装与模型粧长度相匹配的传力杆，调整传力杆位置和平衡配重使得空载时杠杆达到水平，传力杆和粧铅直共线；再次连接应变片线路和静态应变仪测试系统，位移计和动态应变测试分析系统，并将位移计安放到粧顶指定位置，并使两个应变测试系统分别和计算机连接好；最后按照确定的荷载量添加砝码，进行静力加载实验，记录实验数据并分析实验数据。
[0077]本实用新型的技术方案，公开了一种室内冻土模型粧静力加载实验装置，该装置包括工作台、固定于工作台上的加载框架、放置于工作台上加载框架内的低温试验箱、用于测量试验箱环境温度的温度感应器、置于框架顶端的自平衡杠杆式静力加载装置、用于实验的冻土模型粧、用于测量模型粧粧顶位移的一个位移计及动态应变测试分析系统，用于测量粧体应变的多个应变片及静态应变测试分析系统，用于收集、分析实验数据的一台计算机。本实用新型的技术方案，可进行室内冻土模型粧粧基承载性能和粧-土流变规律的实验研宄，具有测试精确、占地面积小、构造简单、造价低、组装方便、省电节能的优点。
[0078]本实用新型的技术方案，采用简单、易操作、易加工的自平衡杠杆式静力加载装置，所设计的实验装置总造价不超过5万元，若考虑位移测量装置和应变测量装置的通用型，以及非冻土模型粧不需要低温箱的特征，其造价将会大幅降低。
[0079]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，包括设置在水平面上的工作台，竖直焊接在所述工作台上的加载框架，自上向下依次配合安装在所述加载框架外侧顶部至内侧底部的自平衡杠杆静力加载装置、制冷系统和粧土模型，以及设置在所述加载框架外部侧壁的位移测量系统和应变测试系统；所述位移测量系统，伸入加载框架连接至制冷系统和粧土模型的之间部位；所述应变测试系统，伸入至粧土模型。2.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述工作台，包括竖直对称设置的4根立柱，安装在所述4根立柱顶端的台面，以及安装在所述4根立柱中相邻2根立柱之间的横梁。3.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述加载框架，包括由左右立柱和上部顶横梁焊接成的门字形结构，以及设置在顶横梁上的安装孔；所述立柱和顶横梁均采用双杆有间隙焊接结构；所述门字形结构的宽度和高度均大于低温试验箱的宽度和高度。4.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述自平衡杠杆静力加载装置，包括水平设置在所述加载框架上方的杠杆，设置在所述杠杆与加载框架之间的连接件，设置在所述杠杆一端的平衡配重，设置在所述杠杆另一端的砝码，设置在所述杠杆靠近砝码一端端部的铰，以及穿过制冷系统伸至粧土模型、且竖直设置在所述杠杆中部与粧土模型之间的传力杆。5.根据权利要求4所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述杠杆的一端通过细钢丝与砝码盘相连，杠杆的另一端制成螺纹杆，螺纹杆上配有平衡配重，平衡配重能够沿螺纹杆旋转前进后退，实现杠杆的自平衡； 所述杠杆的中部位置设有前中后三组连接件，中间连接件下端与加载框架固结、上端与杠杆铰接作为杠杆的支点；当前连接件下端与传力杆铰接时实现模型粧压力荷载的施加，当后连接件下端与传力杆铰接时实现模型粧拉力荷载的施加；传力杆与连接件铰接，铰接时确保连接件、传力杆和粧三者铅直且共线。6.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述制冷系统，包括设置在所述加载框架内部的低温试验箱，设置在所述低温试验箱内部的温度感应器；所述低温试验箱能够提供冻土模型粧实验环境，在低温试验箱的顶部和侧部均开有过孔。7.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述位移测量系统，包括设置在加载框架内部、且位于制冷系统和粧土模型的之间部位的位移计，设置在加载框架外部的动态应变测试分析系统，连接在所述位移计与动态应变测试分析系统之间的位移计引线，以及与所述动态应变测试分析系统连接、能够实时存储位移数据的计算机。8.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述应变测试系统，包括贴覆在所述粧土模型的各个测点的应变片，设置在加载框架外部的静态态应变测试系统，连接在所述应变片与静态态应变测试系统之间的应变片引线，以及与所述静态态应变测试系统连接、能够实时存储位移数据的计算机。9.根据权利要求1所述的室内冻土模型粧静力加载实验装置，其特征在于，所述粧土模型，包括水平设置在所述加载框架内侧底部、且用于制作实验用冻土模型粧的实验桶容器，以及竖直设置在自平衡杠杆静力加载装置底部且伸入实验桶容器的混凝土单粧；在所述实验桶容器内部、混凝土单粧的外围填充有粧周土体；所述混凝土单粧与应变测试系统连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种室内冻土模型桩静力加载实验装置，该装置包括设置在水平面上的工作台，竖直焊接在所述工作台上的加载框架，自上向下依次配合安装在所述加载框架外侧顶部至内侧底部的自平衡杠杆静力加载装置、制冷系统和桩土模型，以及设置在所述加载框架外部侧壁的位移测量系统和应变测试系统；所述位移测量系统，伸入加载框架连接至制冷系统和桩土模型的之间部位；所述应变测试系统，伸入至桩土模型。本实用新型所述室内冻土模型桩静力加载实验装置，可以克服现有技术中成本高、维护费用大和花费时间长等缺陷，以实现成本低、维护费用小和花费时间短的优点。
【IPC分类】G01N3/08
【公开号】CN204694560
【申请号】CN201520425855
【发明人】段志东, 吴亚平, 王友平, 刘亚尊
【申请人】兰州交通大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月18日