专利名称：室内模型试验微型侧壁摩阻力计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量设备，尤其涉及一种室内模型试验微型侧壁摩阻力计，可用于在室内模型试验中测量沉井模型和桩等刚性结构模型试件的侧壁与周围土体摩阻力，也可用于其它室内土工模型试验等场合。
背景技术：
大型地下工程中常涉及刚性结构与土体侧壁摩阻力问题，如桩侧摩阻力、沉井施工阶段其侧壁与土体摩阻力等。了解摩阻力的真实分布对于结构设计、本构模型研究(如桩基与桩周土体的接触本构关系)及指导现场施工具有重要意义。室内模型试验能够较准确 的模拟结构的工作受力特性，试验过程中所受影响因素易于控制，测试结果的精度和可靠性高，亦可与原型监测资料相验证，是研究大型地下工程中侧壁摩阻力分布规律有效的科学手段。中国专利CN101736728B所述的“弹梁式侧壁摩阻力仪”，解决了现有原型监测技术中摩阻力测试精度和分辨率低、受土压力干扰以及摩阻力方向无法确定等问题。但仪器尺寸和量程大，无法应用于室内模型试验中。因此，就需要研制出尺寸更小且能够准确、稳定、直接量测出模型侧壁摩阻力的微型测试仪器；同时，由于模型试验一般为缩尺模型，所受荷载及其响应均很小，因此要求测量仪器具有很高的分辨率，这也是目前的一个难点。
实用新型内容本实用新型提供的室内模型试验微型侧壁摩阻力计，解决了上述现有技术中摩阻力监测仪器尺寸较大在模型试验中无法安装，以及仪器量程大在模型试验中测试精度低等问题。为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案一种室内模型试验微型侧壁摩阻力计，包括保护盒、背板以及可相对于背板平行错动的活动面板，所述背板的两端分别与保护盒固定，而活动面板的两端则分别置于保护盒上对应开设的凹槽内，且背板与活动面板相平行；所述背板和活动面板之间设置有两根弹性梁，每根弹性梁的两端分别通过粘胶与背板、活动面板连接，且两弹性梁之间设置有固定支架和传力支架，固定支架的一端与背板固定，另一端悬臂设置，传力支架的一端与活动面板固定，另一端悬臂设置，且固定支架的悬臂端和传力支架的悬臂端之间顺序设置微型土压力计、弹性连接件以及传力栓，传力支架内螺纹连接有螺纹紧固件，该螺纹紧固件的端部与传力栓相触；另外，所述面板的外侧浇注砂浆，微型土压力计的信号传输线穿过背板上所开设的背板导线孔放置。优选地，所述弹性梁采用高强度、低徐变的纤维强化塑料制成。优选地，所述弹性连接件为弹性垫块；微型土压力计的底部与固定支架固定，而微型土压力计的受力面与弹性垫块紧密接触。优选地，所述弹性垫块采用高弹性的硬质硅胶制作。[0010]所述螺纹紧固件为紧固螺丝。根据以上的技术方案，可知本实用新型的工作原理是土体对面板的摩擦力使活动面板在弹性梁的弹性约束下与背板之间平移错动，带动传力支架及弹性垫块对微型土压力计施加压力，根据微型土压力计的读数变化可以计算出面板所受的摩阻力。运用本实用新型提出的室内模型试验微型侧壁摩阻力计监测模型结构与土体间的摩阻力时，需将其安装埋设在待测结构模型外侧表面，测量及计算过程如下1)安装前对
仪器进行率定，通过对面板施加不同的摩阻力fi，得到对应的土压力读数式，采用二次曲线拟合摩阻力——读数关系，即/ =+ ,其中a。、fl2为率定系数；2)将室内
模型试验微型侧壁摩阻力计安装在结构模型侧壁预留的孔洞中，使面板外侧和结构表面平 齐，若结构表面为弧形，则只需在仪器制作时将活动面板制作为弧形即可；3)当结构物发生运动或运动趋势的时候，土体对活动面板的摩擦力使活动面板与背板之间发生平移错动，带动传力支架及弹性垫块对微型土压力计施加压力，根据观测到的微型土压力计的读数i
，可以由率定系数及计算公式/ = 0 +￥ + %及2计算出面板所受的摩阻力一根据以上的技术方案，可知本实用新型具有以下特点I、本实用新型中所述弹性垫块、传力栓及紧固螺丝，是本实用新型的核心。紧固螺丝可调节弹性垫块与微型土压力计之间的初始接触压力，保证各部件之间传力良好；紧固螺丝和传力栓两者分开而不是整体，可以保证螺紧螺丝时传力栓只对微型土压力计的受力面施加压力而尽量减小扭力，保证测试精度；而弹性垫块采用高弹性的硬质硅胶，保证仪器受到的摩阻力均匀传递给土压力计2、作为本实用新型的改进，弹性梁采用高强度、低徐变的纤维强化塑料制成，确保了活动面板与背板之间的相对错动变形更容易发生，提高了仪器的敏感性，降低了仪器的量程，从而满足室内模型试验小量程、高精度的需要。3、作为本实用新型的再改进，传感器采用微型土压力计而不是应变计，有效地减小了仪器的尺寸，确保仪器可安装在室内模型试验模型内等，满足了安装需要。4、本实用新型中活动面板采用薄钢板制成，在活动面板内侧设置两道用于嵌固弹性梁的凹槽，因此，面板在弹性支撑范围外保留一定距离的悬臂以减少土压力对量测的影响；同时，在活动面板与保护盒之间设面板活动槽，作用是保证面板自由变形，为防水以及防止土进入槽内，面板活动槽内充填橡胶材料。此外,通过在活动面板凹槽内充填与模型试件同标号的砂浆，可以实现保证活动面板和土之间的摩擦系数与实际情况相同。
图I是室内模型试验微型侧壁摩阻力计的结构示意图；图2是沿图I中A-A线的剖视图。其中背板I ;背板导线孔1-1 ;活动面板2 ;凹槽2-1 ;保护盒3 ;卡槽3-1 ;活动槽3-2 ;第一弹性梁4 ;第二弹性梁5 ;粘胶6 ;固定支架7 ;微型土压力计8 ;压力计信号传输线8-1 ;弹性垫块9 ;传力栓10 ;紧固螺丝11 ;传力支架12 ;螺孔12-1 ;砂浆13。
具体实施方式
[0023]附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。如图I和图2所示，本实施方式中的室内模型试验微型侧壁摩阻力计包括背板I、活动面板2和保护盒3。所述背板I和所述活动面板2相互平行布置。在所述保护盒3中布置第一弹性梁4和第二弹性梁5，上述两根弹性梁4和5相互平行布置，且弹性梁采用高强度、低徐变的纤维强化塑料，如邻苯型玻璃钢制成；每根弹性梁的两端分别使用粘胶6与所述活动面板2和所述背板I固定连接并保证弹性梁和面板、背板垂直，而且，活动面板2可相对于背板I平移错动。背板I固定连接在保护盒3的一端部，活动面板2与保护盒3衔接处形成面板活动槽3-2。优选地，在上述保护盒3的侧面内侧上设置卡槽3-1，活动面板2的侧边配合置于卡槽3-1中。在所述保护盒3中还布置固定支架7、微型土压力计8、弹性垫块9、传力栓10、紧固螺丝11、传力支架12。所述固定支架7固定在所述背板I上，所述微型土压力计8的底面与所述固定支架7固定连接；所述弹性垫块9位于所述微型土压力计8的受力面与所述传力栓10之间，所述紧固螺丝11安装在所述传力支架12中的螺孔12-1中，旋紧紧固螺丝11后，将推动传力栓10顶紧弹性垫块9给微型土压力计8预先施加压力，从而保证各部件之间接触、传力良好。所述传力支架12固定在活动面板2上，当活动面板2受到摩阻力后，将带动传力支架12和传力栓10运动，从而改变弹性垫块9对微型土压力计8的作用力，从而引起微型土压力计8的读数发生变化，并通过穿过背板导线孔1-1的导线8-1，将读数传递到测读设备。另外，在所述活动面板2的外侧面上布置砂浆13。优选地，在上述活动面板2的外侧面上开设若干个面板凹槽2-1，砂浆13充填在每个面板凹槽2-1中。权利要求1.一种室内模型试验微型侧壁摩阻力计，其特征在于包括保护盒、背板以及可相对于背板平行错动的活动面板，所述背板的两端分别与保护盒固定，而活动面板的两端则分别置于保护盒上对应开设的凹槽内，且背板与活动面板相平行；所述背板和活动面板之间设置有两根弹性梁，每根弹性梁的两端分别通过粘胶与背板、活动面板连接，且两弹性梁之间设置有固定支架和传力支架，固定支架的一端与背板固定，另一端悬臂设置，传力支架的一端与活动面板固定，另一端悬臂设置，且固定支架的悬臂端和传力支架的悬臂端之间顺序设置微型土压力计、弹性连接件以及传力栓，传力支架内螺纹连接有螺纹紧固件，该螺纹紧固件的端部与传力栓相触；另外，所述面板的外侧浇注砂浆，微型土压力计的信号传输线穿过背板上所开设的背板导线孔放置。
2.根据权利要求I所述的室内模型试验微型侧壁摩阻力计，其特征在于所述弹性梁采用高强度、低徐变的纤维强化塑料制成。
3.根据权利要求I所述的室内模型试验微型侧壁摩阻力计，其特征在于所述弹性连接件为弹性垫块；微型土压力计的底部与固定支架固定，而微型土压力计的受力面与弹性垫块紧密接触。
4.根据权利要求3所述的室内模型试验微型侧壁摩阻力计，其特征在于所述弹性垫块采用高弹性的硬质硅胶制作。
5.根据权利要求I所述的室内模型试验微型侧壁摩阻力计，其特征在于所述螺纹紧固件为紧固螺丝。
专利摘要本实用新型涉及一种室内模型试验微型侧壁摩阻力计，属于测量设备技术领域。其包括保护盒、背板以及可相对于背板平行错动的活动面板，且背板与活动面板相平行；背板和活动面板之间设置有两根弹性梁，每根弹性梁的两端分别通过粘胶与背板、活动面板连接，且两弹性梁之间设置有固定支架和传力支架，且固定支架和传力支架之间顺序设置微型土压力计、弹性连接件以及传力栓，同时传力栓与螺纹连接于传力支架上所开设螺孔内的螺纹紧固件的端部相触；另外，所述面板的外侧浇注砂浆，微型土压力计的信号传输线穿过背板上所开设的背板导线孔放置，因此，本实用新型解决了室内模型试验因体积小以及受荷和响应小低而导致的安装困难及测试精度低等问题。
文档编号G01L1/00GK202362099SQ20112052160
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者刘杨, 孔令娇, 张煜, 李含, 王建, 范磊 申请人:河海大学