土钉受力模拟试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及建筑领域，特别涉及一种土钉受力模拟试验装置。


背景技术：

2.土钉以其经济性及施工便捷性等优点,在基坑支护中广泛使用。土钉支护中，土钉受力性能是基坑边坡安全稳定的关键所在，若土钉受力过大，则有可能发生土钉受拉屈服或土钉与周围土体之间发生滑移，而导致基坑边坡发生坍塌破坏。基坑开挖土钉产生拉拔受力,通常以潜在滑裂面将土钉分为前后两部分，前一部分为阻止土体滑动受力，后一部分起锚固作用而受力，因此土钉在潜在滑裂面处轴力最大，前后两部分土钉与土体剪切受力方向均背向潜在滑裂面方向。目前，缺乏合适的土钉实际受力模拟试验装置,同时缺乏相应的试验方法。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种土钉受力模拟试验装置。
4.一种土钉受力模拟试验装置，包括试验箱、设于试验箱上方的竖向加载机构、设于竖向加载机构下方的加载板、设于试验箱中的横向加载机构以及设于试验箱右侧的轴力模拟机构，试验箱横向框架的顶部具有滑轨，所述竖向加载机构包括设于滑轨上的滑块、设于纵向方向对应滑块上的横梁以及固设在横梁中部的第一液压推杆，所述横向加载机构为在试验箱中的横向布置的第二液压推杆，轴力模拟机构包括设于试验箱右侧的竖向长孔、设于竖向长孔两侧的截面为l形的竖向滑轨、设于竖向滑轨上的滑动挡板以及一端固设在滑动挡板上的拉簧，拉簧的右端固设套筒，套筒沿径向设有穿孔，滑动挡板的中部设置供土钉穿过的土钉孔。
5.优选的，所述试验箱包括左箱体、右箱体以及设于左箱体和右箱体之间的至少一个中间箱体，所述左箱体、右箱体和中间箱体均具有六棱框架，六棱框架包括上矩形框架、下矩形框架以及在对应四角连接上、下矩形框架的四个支撑立板，左箱体在六棱框架的左侧、前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板，右箱体在六棱框架的右侧、前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板，中间箱体在六棱框架的前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板，左箱体六棱框架的右侧、右箱体六棱框架的左侧以及中间箱体六棱框架的横向两侧自下而上均设置至少两个竖向设置的连接耳板，连接耳板上具有连接孔，左箱体、右箱体以及中间箱体通过相邻的连接耳板以及穿设在连接耳板上的螺栓实现连接固定。
6.本实用新型的试验土钉的结构为：土钉包括左管和右管，左管的右端内部固设左挡板，右管的左端内部设置右挡板，左管和右管通过连接管连接,左管、右管、连接管、左挡板和右挡板形成容纳第二液压推杆的容纳腔，所述右管的右端沿左右方向设置多个间距相等的径向插孔。本实用新型的土钉受力模拟试验装置，可通过竖向加载机构、横向加载机构以及轴力模拟机构，分别模拟竖向受力、滑裂面前后的横向受力以及土钉墙面层产生的土钉轴力情况，结构非常巧妙，解决了现有技术中缺乏合适的土钉受力模拟试验装置的技术
问题。
7.更进一步的，试验箱采用组合结构，可以根据试验需要组合成和不同需求长度的试验箱，使用灵活。
附图说明
8.图1为本实用新型土钉受力模拟试验装置的结构示意图；
9.图2为图1的俯视结构示意图；
10.图3为试验箱右视结构示意图；
11.图4是横向加载机构与土钉的配合结构示意图。
具体实施方式
12.为了使本实用新型的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作出进一步的说明。
13.实施例1
14.一种土钉受力模拟试验装置，如图1
‑
4所示，包括试验箱1、设于试验箱上方的竖向加载机构、设于竖向加载机构下方的加载板22、设于试验箱中的横向加载机构以及设于试验箱右侧的轴力模拟机构，本实施例的试验箱包括左箱体14、右箱体10以及设于左箱体和右箱体之间的至少一个中间箱体12，左箱体、右箱体和中间箱体均具有六棱框架，六棱框架包括上矩形框架、下矩形框架以及在对应四角连接上、下矩形框架的四个支撑立板，各六棱框架下设底板,左箱体在六棱框架的左侧、前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板8，右箱体在六棱框架的右侧、前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板8’，中间箱体在六棱框架的前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板8
’’
，左箱体六棱框架的右侧、右箱体六棱框架的左侧以及中间箱体六棱框架的横向两侧自下而上均设置至少两个竖向设置的连接耳板16，具体的分别设置在前后侧面的底部和顶部，连接耳板上具有连接孔，左箱体、右箱体以及中间箱体通过相邻的连接耳板16以及穿设在连接耳板上的螺栓15实现连接固定。
15.试验箱横向框架的顶部具有滑轨23，竖向加载机构包括设于滑轨上的滑块17、设于纵向方向对应滑块上的横梁19以及固设在横梁中部的第一液压推杆20，具体的，本实施例中竖向加载机构有三个加载单元，每个加载单元在一侧滑轨上均有两个截面为c形的滑块17，滑轨23截面为h形，c形滑块卡接在h形滑轨上使得第一液压推杆能够向下施加压力，两个滑块上表面通过第一支撑板连接在一起，每个加载单元的横梁有两个，两个横梁的中部方方焊接第二支撑板21，支撑板上固定第一液压推杆，第一液压推杆的推杆向下穿过第二支撑板进入试验箱中，第一液压推杆的推杆与加载板22之间设有压力传感器（图中未显示），横向加载机构为在试验箱中的横向布置的第二液压推杆11。
16.轴力模拟机构包括设于试验箱右侧的竖向长孔25、固设在竖向长孔两侧的截面为l形的竖向滑轨2、设于竖向滑轨上的滑动挡板24以及一端固设在滑动挡板上的拉簧3，拉簧的右端固设套筒5，套筒沿径向设有穿孔，滑动挡板的中部设置供土钉穿过的土钉孔26。
17.土钉受力模拟试验装置在时用的时候，先向试验箱中填充部分试验土层，可以填一层土，用螺栓7固定一层的挡板，达到设定高度后，在土钉上沿左右方向间隔粘贴应变片，拼装土钉并将第二液压推杆横置放入容纳腔中，土钉的右端穿过试验箱右侧并穿过拉簧和
拉簧右端的套筒，右拉拉簧右侧的套筒达到设定拉力后，通过销钉将右侧套筒与土钉的右管固定，用来模拟土钉墙面层对土钉产生的土钉轴力；然后，继续向试验箱中添加土层，直达到设定高度，将土体压实整平后，放置加载板，调整竖向加载机构的水平位置，竖向加载机构与加载板之间设置压力传感器上，竖向加载机构通过压力传感器抵在加载板上，启动竖向加载机构，施加竖向荷载，待土体变形稳定后，启动横向加载机构，通过横向加载机构左管施加向左的压力，对右管施加向右的压力，模拟边坡中真实的土钉受力状态；
18.待试验土钉内的横向加载达到试验要求时，停止加载，并记录整个过程中土钉侧壁应变片所得试验数据，结束试验。
19.本实施例的土钉受力模拟试验装置，可通过竖向加载机构、横向加载机构以及轴力模拟机构，分别模拟竖向受力、滑裂面前后的横向受力以及土钉墙面层产生的土钉轴力情况，结构非常巧妙，解决了现有技术中缺乏合适的土钉受力模拟试验装置的技术问题。
20.最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本实用新型的技术方案，任何对本实用新型进行的等同替换及不脱离本实用新型精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型权利要求保护的范围之内。


技术特征：
1.一种土钉受力模拟试验装置，其特征在于:包括试验箱、设于试验箱上方的竖向加载机构、设于竖向加载机构下方的加载板、设于试验箱中的横向加载机构以及设于试验箱右侧的轴力模拟机构，试验箱横向框架的顶部具有滑轨，所述竖向加载机构包括设于滑轨上的滑块、设于纵向方向对应滑块上的横梁以及固设在横梁中部的第一液压推杆，所述横向加载机构为在试验箱中的横向布置的第二液压推杆，轴力模拟机构包括设于试验箱右侧的竖向长孔、设于竖向长孔两侧的截面为l形的竖向滑轨、设于竖向滑轨上的滑动挡板以及一端固设在滑动挡板上的拉簧，拉簧的右端固设套筒，套筒沿径向设有穿孔，滑动挡板的中部设置供土钉穿过的土钉孔。2.根据权利要求1所述的一种土钉受力模拟试验装置，其特征在于: 所述试验箱包括左箱体、右箱体以及设于左箱体和右箱体之间的至少一个中间箱体，所述左箱体、右箱体和中间箱体均具有六棱框架，六棱框架包括上矩形框架、下矩形框架以及在对应四角连接上、下矩形框架的四个支撑立板，左箱体在六棱框架的左侧、前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板，右箱体在六棱框架的右侧、前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板，中间箱体在六棱框架的前侧和后侧自下而上可拆卸设置多层挡板，左箱体六棱框架的右侧、右箱体六棱框架的左侧以及中间箱体六棱框架的横向两侧自下而上均设置至少两个竖向设置的连接耳板，连接耳板上具有连接孔，左箱体、右箱体以及中间箱体通过相邻的连接耳板以及穿设在连接耳板上的螺栓实现连接固定。

技术总结
本实用新型涉及土钉受力模拟试验装置包括试验箱、设于试验箱上方的竖向加载机构、设于竖向加载机构下方的加载板、设于试验箱中的横向加载机构以及设于试验箱右侧的轴力模拟机构，试验箱横向框架的顶部具有滑轨，轴力模拟机构包括设于试验箱右侧的竖向长孔、设于竖向长孔两侧的截面为L形的竖向滑轨、设于竖向滑轨上的滑动挡板以及一端固设在滑动挡板上的拉簧，拉簧的右端固设套筒，套筒沿径向设有穿孔。本实用新型可通过竖向加载机构、横向加载机构以及轴力模拟机构，分别模拟竖向受力、滑裂面前后的横向受力以及土钉墙面层产生的土钉轴力情况，结构非常巧妙，解决了现有技术中缺乏合适的土钉受力模拟试验装置的技术问题。题。题。


技术研发人员：李永辉 张璇 张晓生 代新宇 陈宇 吴江龙
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2021.03.04
技术公布日：2021/10/29