帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法制造方法及圖紙

帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，設(shè)有量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)，包括電機(jī)、調(diào)速減速器、螺紋拉桿；在測(cè)試方向設(shè)有試驗(yàn)箱，其中放置堆石料及包裹的帶肋鋼筋；兩側(cè)壁設(shè)置供帶肋鋼筋穿過的對(duì)稱圓孔，其中一側(cè)為拉拔端；與水平拉拔力方向垂直地設(shè)有加載板，其上設(shè)有法向加載系統(tǒng)；在試驗(yàn)箱的拉拔端與量測(cè)裝置之間設(shè)有拉拔力反力架；通過緊固螺栓固定連接，提供拉拔力反力；量測(cè)裝置通過拉拔力和位移傳感器及一個(gè)帶肋鋼筋套筒與待測(cè)試的帶肋鋼筋連接。本發(fā)明專利技術(shù)解決了傳統(tǒng)拉拔試驗(yàn)裝置提供的法向壓力過低的問題、解決了不同直徑帶肋鋼筋與拉桿之間剛性連接問題；并解決了圓孔的封堵和保持帶肋鋼筋水平的問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種室內(nèi)拉拔試驗(yàn)裝置，屬于巖土工程領(lǐng)域，該裝置主要用于帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的室內(nèi)拉拔試驗(yàn)中。本專利技術(shù)還涉及這種試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法。
技術(shù)介紹
中國(guó)已建或在建大壩中90%以上為土石壩，高土石壩工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及大量調(diào)查資料均表明，在受到地震荷載作用時(shí)，由于“鞭梢效應(yīng)”，壩頂附近的地震加速度和永久變形顯著大于大壩的其它部位，從而可能會(huì)造成大壩的失穩(wěn)，影響大壩的安全。加筋是一種有效壩頂抗震加固措施，已成功用于壩高21.2m的法國(guó)康柯耶拉克壩、壩高125.5m的冶勒瀝青混凝土心墻堆石壩，壩高261.5m的糯扎渡心墻堆石壩和壩高240m的長(zhǎng)河壩心墻堆石壩等，由于高強(qiáng)度的震動(dòng)碾壓對(duì)筋材的破壞性，目前土石壩堆石料中常用的加筋材料為帶肋鋼筋。帶肋鋼筋和土石壩堆石料之間的界面摩擦特性是加筋土石壩工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，可由拉拔試驗(yàn)獲得的拉拔力與拉拔位移關(guān)系反映，試驗(yàn)過程中隨著拉拔力的逐漸增大，主要破壞形式表現(xiàn)為帶肋鋼筋與堆石料界面的剪應(yīng)力達(dá)到其抗剪強(qiáng)度，界面產(chǎn)生剪切滑移現(xiàn)象。影響界面摩擦特性的因素有很多，主要有拉拔速率、鋼筋的直徑、試驗(yàn)箱的尺寸效應(yīng)，以及堆石料孔隙率、級(jí)配組成、含水率和所受的上覆壓力。在土石壩堆石料中進(jìn)行帶肋鋼筋的拉拔試驗(yàn)有其特殊性，主要有三點(diǎn)。首先，帶肋鋼筋的加筋位置通常為土石壩高度的1/3以上，因此300m以上的高土石壩最下層加筋體的上覆壓力可達(dá)到2Mpa，傳統(tǒng)的拉拔試驗(yàn)裝置提供的壓力過?。黄浯?，堆石料屬于粗粒土，必須在試驗(yàn)箱中對(duì)堆石料采用高強(qiáng)度震動(dòng)碾壓才能使其達(dá)到最大干密度，為了避免對(duì)試驗(yàn)裝置中其它部位的損壞，試驗(yàn)箱應(yīng)設(shè)計(jì)為可脫離體。最后，試驗(yàn)中帶肋鋼筋應(yīng)在整個(gè)填料裝樣過程中保持水平，不同直徑的帶肋鋼筋與拉桿之間能夠方便地剛性連接，傳統(tǒng)的拉拔試驗(yàn)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)以上傳統(tǒng)室內(nèi)拉拔試驗(yàn)裝置存在的問題，本專利技術(shù)專利的目的為提供一種帶肋鋼筋在堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，本專利技術(shù)還將提供這種試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法。這個(gè)裝置與方法能具有以下三點(diǎn)功能：①能對(duì)堆石料提供至少2Mpa的高上覆壓力。②能實(shí)現(xiàn)不同帶肋鋼筋直徑與拉桿的剛性連接，并能使鋼筋在填料過程中保持水平。③能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)箱為可脫離體。為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用下述技術(shù)方案：一種帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，設(shè)有量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)；該水平拉拔力施加系統(tǒng)包括電機(jī)、調(diào)速減速器、螺紋拉桿，其中電機(jī)提供拉力，調(diào)速減速器控制拉拔速率；其特征在于，在測(cè)試方向設(shè)有試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)箱中放置待測(cè)試的堆石料及該堆石料中包裹的帶肋鋼筋，試驗(yàn)箱兩側(cè)壁設(shè)置供帶肋鋼筋穿過的對(duì)稱圓孔，其中一側(cè)為拉拔端；所述試驗(yàn)箱的與水平拉拔力方向垂直地設(shè)有加載板，該加載板上設(shè)有法向加載系統(tǒng)；在試驗(yàn)箱的拉拔端與量測(cè)裝置之間設(shè)有拉拔力反力架；該拉拔力反力架與試驗(yàn)箱通過緊固螺栓固定連接，提供拉拔力反力；量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)通過拉拔力和位移傳感器及一個(gè)帶肋鋼筋套筒與待測(cè)試的帶肋鋼筋連接。在試驗(yàn)箱兩側(cè)壁的對(duì)稱圓孔中設(shè)有空心圓盤，該空心圓盤由橡膠制作，包裹鋼筋嵌入圓孔中，不僅可以封堵圓孔防止碾壓震動(dòng)時(shí)填料的掉落，而且還承擔(dān)了固定并保持帶肋鋼筋水平的作用。所述的帶肋鋼筋套筒一端設(shè)有螺紋，以連接不同直徑的帶肋鋼筋和螺紋拉力桿，實(shí)現(xiàn)剛性連接。只需將不同直徑的帶肋鋼筋打磨成統(tǒng)一直徑的絲頭；所述的拉拔力和位移傳感器連接在帶肋鋼筋上，自動(dòng)采集鋼筋的位移和所受的拉拔力。所述法向加載系統(tǒng)包括加載板、法向壓力的施加和量測(cè)裝置。該法向壓力施加也由所述大型三軸儀或大型壓力伺服機(jī)提供。所述的拉拔力反力架提供拉拔力反力，通過緊固螺栓連接試驗(yàn)箱，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)箱為脫離體。換言之，本專利技術(shù)的帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)箱、空心圓盤、帶肋鋼筋套筒、法向加載系統(tǒng)、水平拉拔力施加系統(tǒng)、拉拔力反力架、拉拔力和位移傳感器等。所述的試驗(yàn)箱一側(cè)為拉拔端，兩側(cè)壁設(shè)置供帶肋鋼筋穿過的對(duì)稱圓孔；所述的空心圓盤由橡膠制作，包裹鋼筋嵌入圓孔中，不僅可以封堵圓孔防止碾壓震動(dòng)時(shí)填料的掉落，而且還承擔(dān)了固定并保持帶肋鋼筋水平的作用；所述法向加載系統(tǒng)包括加載板、法向壓力的施加和量測(cè)裝置，其中法向壓力施加和量測(cè)裝置為大型三軸儀或大型壓力伺服機(jī)；所述的水平拉拔力施加系統(tǒng)包括電機(jī)、調(diào)速減速器、螺紋拉桿，其中電機(jī)提供拉力，調(diào)速減速器控制拉拔速率；所述的拉拔力反力架提供拉拔力反力，通過緊固螺栓連接試驗(yàn)箱，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)箱為脫離體；所述的帶肋鋼筋套筒連接不同直徑的帶肋鋼筋和螺紋拉力桿，實(shí)現(xiàn)剛性連接，只需將不同直徑的帶肋鋼筋打磨成統(tǒng)一直徑的絲頭；所述的拉拔力和位移傳感器連接在帶肋鋼筋上，自動(dòng)采集鋼筋的位移和所受的拉拔力。完成本申請(qǐng)第二個(gè)專利技術(shù)任務(wù)的技術(shù)方案是，上述帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟如下：⑴.將堆石料填入試驗(yàn)箱中，同時(shí)震動(dòng)碾壓；⑵.填筑至高度的一半時(shí)，將帶肋鋼筋穿過試驗(yàn)箱兩側(cè)壁的圓孔；⑶.在試驗(yàn)箱兩側(cè)壁圓孔處安裝空心圓盤；⑷.然后再繼續(xù)填入堆石料，繼續(xù)震動(dòng)碾壓，填筑至設(shè)計(jì)高度；⑸.卸除試驗(yàn)箱兩側(cè)空心圓盤；⑹.將試驗(yàn)箱與拉拔力反力架通過緊固螺栓進(jìn)行連接；⑺.旋轉(zhuǎn)接上帶肋鋼筋套筒；⑻.在試驗(yàn)箱上放置加載板，并連接法向加載系統(tǒng)；⑼.施加并記錄法向力；⑽.法向壓力穩(wěn)定后，將拉拔力和位移傳感器通過電纜接上電腦；⑾.啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件，設(shè)置水平拉拔力施加系統(tǒng)的減速器獲得需要的拉拔速率；⑿.啟動(dòng)電機(jī)施加拉拔力，同步記錄帶肋鋼筋的位移和所受的拉拔力。本專利技術(shù)具有以下有益效果：（1）該拉拔裝置制造簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，可方便地對(duì)接外部法向加載系統(tǒng)，試驗(yàn)箱為可脫離體。（2）該拉拔裝置可控制拉拔速率，實(shí)現(xiàn)不同直徑的帶肋鋼筋與螺紋拉桿的剛性連接，并使其保持水平。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。圖1為本專利技術(shù)的帶肋鋼筋在堆石料中拉拔試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1－帶肋鋼筋，2－試驗(yàn)箱，3－堆石料，4－法向加載系統(tǒng)，5－加載板，6－緊固螺栓，7－帶肋鋼筋套筒，8－拉拔力和位移傳感器，9－拉拔力反力架，10－水平拉拔力施加系統(tǒng)。圖2為試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)示意圖。1－帶肋鋼筋，2－試驗(yàn)箱，3－堆石料，11－空心圓盤。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)專利的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，顯然以下所述的僅為本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本專利技術(shù)。所屬領(lǐng)域領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本專利技術(shù)專利的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍以內(nèi)。采用該裝置進(jìn)行帶肋鋼筋在堆石料中的拉拔試驗(yàn)步驟如下：完成本申請(qǐng)第二個(gè)專利技術(shù)任務(wù)的技術(shù)方案是，上述帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟如下：⑴.將堆石料3填入試驗(yàn)箱中2，同時(shí)震動(dòng)碾壓；⑵.填筑至高度的一半時(shí)，將帶肋鋼筋1穿過試驗(yàn)箱2兩側(cè)壁的圓孔；⑶.在試驗(yàn)箱2兩側(cè)壁圓孔處安裝空心圓盤11；⑷.然后再繼續(xù)填入堆石料3，繼續(xù)震動(dòng)碾壓，填筑至設(shè)計(jì)高度；⑸.卸除試驗(yàn)箱2兩側(cè)的空心圓盤11；⑹.將試驗(yàn)箱2與拉拔力反力架9本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，設(shè)有量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)；該水平拉拔力施加系統(tǒng)包括電機(jī)、調(diào)速減速器、螺紋拉桿，其中電機(jī)提供拉力，調(diào)速減速器控制拉拔速率；其特征在于，在測(cè)試方向設(shè)有試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)箱中放置待測(cè)試的堆石料及該堆石料中包裹的帶肋鋼筋，試驗(yàn)箱兩側(cè)壁設(shè)置供帶肋鋼筋穿過的對(duì)稱圓孔，其中一側(cè)為拉拔端；所述試驗(yàn)箱的與水平拉拔力方向垂直地設(shè)有加載板，該加載板上設(shè)有法向加載系統(tǒng)；在試驗(yàn)箱的拉拔端與量測(cè)裝置之間設(shè)有拉拔力反力架；該拉拔力反力架與試驗(yàn)箱通過緊固螺栓固定連接，提供拉拔力反力；量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)通過拉拔力和位移傳感器及一個(gè)帶肋鋼筋套筒與待測(cè)試的帶肋鋼筋連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，設(shè)有量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)；該水平拉拔力施加系統(tǒng)包括電機(jī)、調(diào)速減速器、螺紋拉桿，其中電機(jī)提供拉力，調(diào)速減速器控制拉拔速率；其特征在于，在測(cè)試方向設(shè)有試驗(yàn)箱，所述試驗(yàn)箱中放置待測(cè)試的堆石料及該堆石料中包裹的帶肋鋼筋，試驗(yàn)箱兩側(cè)壁設(shè)置供帶肋鋼筋穿過的對(duì)稱圓孔，其中一側(cè)為拉拔端；所述試驗(yàn)箱的與水平拉拔力方向垂直地設(shè)有加載板，該加載板上設(shè)有法向加載系統(tǒng)；在試驗(yàn)箱的拉拔端與量測(cè)裝置之間設(shè)有拉拔力反力架；該拉拔力反力架與試驗(yàn)箱通過緊固螺栓固定連接，提供拉拔力反力；量測(cè)裝置及水平拉拔力施加系統(tǒng)通過拉拔力和位移傳感器及一個(gè)帶肋鋼筋套筒與待測(cè)試的帶肋鋼筋連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，在所述試驗(yàn)箱兩側(cè)壁的對(duì)稱圓孔中設(shè)有空心圓盤，該空心圓盤由橡膠制作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述法向加載系統(tǒng)包括加載板、法向壓力的施加和量測(cè)裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶肋鋼筋在土石壩堆石料中的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述法向加載系統(tǒng)中的法向壓力施加由所述大型...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李國(guó)英，何亮，米占寬，楊杰，沈婷，魏匡明，吳俊杰，楊建國(guó)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32