一种用于任意边坡加载与冻胀力测试的可调式反力架试验装置的制作方法

本发明涉及土工试验装置技术领域，具体地说是一种用于任意边坡加载与冻胀力测试的可调式反力架试验装置。

背景技术：

研究边坡稳定的室内试验模型受尺寸限制，所以无法到达实际土坡的应力状态。一种方法是通过离心试验法进行重力加大，但是土工试验离心机试验成本高，且条件苛刻，难以普及。另一种方法是通过土坡上以加载的方式实现重力加大。在路堤承载力试验中，也需要以加载的方式实现车辆荷载的模拟。

此外寒区渠道工程边坡冻胀对衬砌的破坏源于冻胀力作用，冻胀力是由于冻胀变形受到结构的荷载约束而产生的，在室内试验中需要施加不同等级的边坡荷载来测定对应的冻胀力，并且确定抑制冻胀变形产生和发展的截断荷载。由于室内试验模型边坡坡面倾斜，且坡比不同，加载比较困难。

综上，如何提供一种可调式反力架试验装置，以用于任意边坡加载和冻胀力测试，具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种用于任意边坡加载与冻胀力测试的可调式反力架试验装置，以适用任意边坡以加载方式实现重力或承载力的加大，同时，适用于冻胀力测试过程中边坡坡面的荷载加载。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种用于任意边坡加载与冻胀力测试的可调式反力架试验装置，包括：

横梁，其用于提供支撑反力；

加载组件，其设置在横梁下方，用于与边坡坡面接触，并施加载荷力；

升降螺杆，其上端固定在横梁上，下端与加载组件固定连接，用于带动所述加载组件上下移动，同时，能够控制施加载荷力的大小；

限位弹簧，其一端与横梁滑动连接，另一端与加载组件固定连接。

优选地，所述加载组件包括水平加载板、坡面加载板、弧形导轨，三者首尾顺序连接，所述水平加载板能够沿所述弧形导轨移动，所述坡面加载板的一端与所述限位弹簧固定连接。

优选地，所述水平加载板在与弧形导轨接触端设置有滑块，所述滑块的两端设置有导杆，所述弧形导轨上设置有与所述滑块相对应得滑槽，所述滑槽得两侧设置有与所述导杆相对应的导槽，进而实现水平加载板与弧形导轨的连接和相对移动。

优选地，所述弧形导轨的数量为2个，分别设置在所述水平加载板和坡面加载板的两端。

优选地，所述坡面加载板通过连接组件与所述水平加载板连接，实现坡面加载板与水平加载板连接处的角度可调。

优选地，所述连接组件包括转动轴、连接活页、固定杆，所述连接活页一端与转动轴连接，另一端通过固定杆分别固定在所述坡面加载板与水平加载板上。

优选地，所述限位弹簧在与所述横梁连接端设置有弹簧固定扣，所述横梁下方设置有滑轨，所述滑轨上述设置有轨道，以使得所述弹簧固定扣相对轨道滑动。

优选地，所述升降螺杆的两侧分别设置有竖向导杆，所述竖向导杆上端固定在横梁上，下端与加载组件固定连接，用于保证所述加载组件升降稳定和避免升降螺杆受压失稳。

优选地，所述横梁包括2根槽钢，2根槽钢背对背设置，中间设置有间距。

优选地，所述横梁的上下端分别设置有固定支座，所述固定支座上设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述升降螺杆通过螺纹固定连接。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了现有室内边坡稳定试验和冻胀力测试过程中所存在的力加载问题，本发明能够提供边坡一个法向的荷载力，且仅受一个力影响，适用于任意边坡以加载方式实现不同重力或承载力大小的研究，同时，适用于冻胀力测试过程中边坡坡面的荷载加载。

2)本发明通过升降螺杆的上下移动，一方面用于带动加载组件上下移动，另一方面能够控制施加载荷力的大小；加载组件包括水平加载板、坡面加载板、弧形导轨，水平加载板能够相对弧形导轨移动，坡面加载板与水平加载板和弧形导轨之间的角度可调，进而实现坡面加载板倾斜度的调整，保证坡面加载板适应不同边坡坡面。

3)本发明中限位弹簧始终保持与坡面加载板在同一条直线上，可以施加给坡面加载板一个沿坡面向上的力，这个力与通过转动升降螺杆的竖向加载所产生的沿坡面向下的力相互抵消后，可以让坡面加载板只给坡面一个法向荷载力。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中可调式反力架试验装置的结构示意图；

图2是本公开一种实施例中可调式反力架试验装置的主视图；

图3是本公开一种实施例中可调式反力架试验装置的侧视图；

图4是本公开一种实施例中横梁和限位弹簧连接处的细节图；

图5是本公开一种实施例中坡面加载板和弧形导轨连接处的细节图1；

图6是本公开一种实施例中坡面加载板和弧形导轨连接处的细节图2；

图7是本公开一种实施例中水平加载板和坡面加载板连接处的细节图；

图8是本公开一种实施例中弧形导轨和坡面加载板连接处的细节图；

图9是本公开一种实施例中可调式反力架试验装置的工作原理图。

在以上附图中：100、横梁；110、滑轨；120、滑轨固定螺栓；200、加载组件；210、水平加载板；211、滑块；212、导杆；220、坡面加载板；230、弧形导轨；231、滑槽；232、导槽；300、升降螺杆；400、限位弹簧；410、弹簧固定扣；500、连接组件；510、转动轴；520、连接活页；530、固定杆；600、竖向导杆；700、固定支座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1-3所示，一种用于任意边坡加载与冻胀力测试的可调式反力架试验装置，包括用于提供支撑反力的横梁100、设置在横梁100下方的加载组件200、用于带动所述加载组件200上下移动的升降螺杆300、以及限位弹簧400；所述限位弹簧400一端与横梁100滑动连接，另一端与加载组件200固定连接。

所述升降螺杆300上端固定在横梁100上，下端与加载组件200固定连接，一方面用于带动所述加载组件200上下移动，另一方面能够控制施加载荷力的大小。

所述升降螺杆300的螺纹为1:8升降速率，即转动8圈升降1mm，便于精确控制位移。

进一步的，所述升降螺杆300的两侧分别设置有竖向导杆600，所述竖向导杆600上端固定在横梁100上，下端与加载组件200固定连接，用于保证所述加载组件200升降稳定和避免升降螺杆300受压失稳。

所述横梁100包括2根槽钢，2根槽钢背对背设置，中间设置有间距。

进一步的，所述横梁100由2根20#槽钢背对背组成，中间相距15～25mm。

所述横梁100的上下端分别设置有固定支座700，所述固定支座700上设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述升降螺杆300通过螺纹固定连接。

进一步的，所述固定支座700为长×宽×厚为500mm×170mm×9mm钢板，所述固定支座700通过焊接方式或连接件与所述横梁100固定连接。

进一步的，如附图2所示，所述限位弹簧400在与所述横梁100连接端设置有弹簧固定扣410，所述横梁100下方设置有滑轨110，所述滑轨110两端通过滑轨固定螺栓120将其固定在所述横梁100上，所述滑轨110上述设置有轨道，所述弹簧固定扣410和轨道配合，以使得所述弹簧固定扣410能够相对轨道滑动。

进一步的，所述轨道上设置有凹槽，所述弹簧固定扣410上方连接有与所述凹槽相对应的滑轮，进而实现限位弹簧400相对滑轨110的滑动。

进一步的，所述滑轨110上设置有限位装置，当限位弹簧400相对滑轨110滑动至一定位置，通过限位装置能够实现限位弹簧400和滑轨110的固定连接，避免限位弹簧400继续滑动。

进一步的，所述限位装置包括限位块，限位块连接有限位板，所述限位块能够伸入所轨道的凹槽内，通过螺钉将限位板固定在滑轨110上，实现限位块的固定，进而实现对限位弹簧400的滑动限位。

所述加载组件200用于与边坡坡面接触，并施加载荷力。

所述加载组件200包括水平加载板210、坡面加载板220、弧形导轨230，三者首尾顺序连接，所述水平加载板210能够沿所述弧形导轨230移动，所述坡面加载板220的一端与所述限位弹簧400固定连接，限位弹簧400始终保持与坡面加载板220在同一条直线上。

进一步的，如附图3和4所示，所述水平加载板210在与弧形导轨230接触端设置有滑块211，所述滑块211的两端设置有导杆212，所述弧形导轨230上设置有与所述滑块211相对应得滑槽231，所述滑槽231得两侧设置有与所述导杆212相对应的导槽232，进而实现水平加载板210与弧形导轨230的连接和相对移动。

进一步的，所述弧形导轨230上设置锁紧装置，当水平加载板210移动至弧形导轨230的一定位置，通过锁紧装置能够实现两者之间的相对固定，避免水平加载板210继续移动。

进一步的，所述锁紧装置包括锁扣，所述锁扣上设置有内螺纹，所述导杆212上设置有与所述内螺纹相对应的外螺纹，通过锁扣和导杆212的固定连接，实现对所述滑块211的限位固定。

进一步的，所述弧形导轨230的数量为2个，分别设置在所述水平加载板210和坡面加载板220的两端。

所述坡面加载板220分别通过连接组件500与所述水平加载板210、弧形导轨230连接，实现坡面加载板220与水平加载板210、弧形导轨230连接处的角度可调。

进一步的，所述连接组件500包括转动轴510、连接活页520、固定杆530，所述连接活页520一端与转动轴510连接，另一端通过固定杆530分别固定在所述加载组件200相对角度可调的两个部件上。

如附图5所示，所述水平加载板210和坡面加载板220的连接处，所述转动轴510设置在水平加载板210和坡面加载板220连接的内角处，两片连接活页520分别通过固定杆530固定在所述水平加载板210和坡面加载板220的内侧，以实现水平加载板210和坡面加载板220连接的角度可调。

进一步的，如附图6所示，所述坡面加载板220和弧形导轨230的连接处，所述转动轴510设置在坡面加载板220和弧形导轨230连接的内角处，两片连接活页520分别通过固定杆530固定在所述坡面加载板220和弧形导轨230的内侧，以实现坡面加载板220和弧形导轨230连接的角度可调。

上述用于任意边坡加载与冻胀力测试的可调式反力架试验装置的工作原理：如附图9所示，通过限位弹簧400，可以施加给坡面加载板220一个沿坡面向上的力，这个力与通过转动升降螺杆300的竖向加载所产生的沿坡面向下的力相互抵消后，可以让坡面加载板220只给坡面一个法向荷载力。而调整限位弹簧400松紧程度则可以抵消部分向下的力，从而给土坡施加沿坡面的下滑力，测试土坡在不同下滑力和法向荷载力作用下的破坏规律。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。