平面一点应力状态检测仪及检测方法技术

本发明专利技术提供了一种平面一点应力状态检测仪及检测方法，所述检测仪包括基座、压力传感器和与所述压力传感器对应的电缆，所述基座为三棱柱，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面均设有放置所述压力传感器的嵌槽，所述嵌槽的中心设有向内延伸的电缆通孔；所述三棱柱的中心设有轴向电缆通孔。本发明专利技术结构简单且易于安装，且基座为三棱柱形，便于确定偏转角度，实现材料内部平面上一点应力状态的间接测量。

【技术实现步骤摘要】
平面一点应力状态检测仪及检测方法
本专利技术涉及一种地基应力测量仪器，具体涉及一种平面一点应力状态检测仪及检测方法。
技术介绍
随着科技的发展和国民生活水平的提高，对地基处理设计和施工提出了越来越高的标准，为了保证地基的质量，国家制定了许多关于建筑地基基础工程的规范，对地基的应力、沉降量、抗压强度等指标做出了要求。应力测试是了解材料内部及界面承载特性、破坏模式的重要手段，如挡土墙的压力问题、承载地基的应力问题等。实际环境中的受力对象一般是三维对象，而工程应用中常将分析对象进行简化为二维问题，典型的如将薄板简化为平面应力问题，将长洞室、挡土墙、坝体等简化为平面应变问题，具有轴对称特性的地基基础荷载分析问题也可简化为平面应变问题。目前，尚缺乏针对混凝土、岩土体等散粒材料平面内一点应力的有效测试手段。当前岩土领域的常规应力测试手段有压力传感器、钢筋计和应变片等，常规压力传感器只能测量其承压面法向正应力，而无法测得剪应力；钢筋计只适用于测量钢筋轴力；而异形应变片(应变花)可测量平面上一点的应力状态，但仅限于材料表面。
技术实现思路
一种平面一点应力状态检测仪，所述检测仪包括1个基座、3个压力传感器和与所述压力传感器对应的电缆，其改进之处在于，所述基座为三棱柱，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面均设有放置有所述压力传感器的嵌槽，所述嵌槽的中心设有向内延伸的电缆通孔；所述三棱柱的中心设有轴向电缆通孔，所述轴向电缆通孔与所述电缆通孔相通。进一步的，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面的嵌槽位于所述三棱柱的同一水平位置上，其中放置的所述压力传感器的感应面向外。进一步的，所述电缆通孔位于所述三棱柱的同一横截面，且彼此间的夹角为120°。进一步的，所述电缆设有O形密封圈，其一端与其对应的所述压力传感器相连，另一端通过所述电缆通孔与其余的电缆交汇并引出于所述轴向电缆通孔。一种所述平面一点应力状态检测仪的检测方法，其改进之处在于，所述检测方法包括：将所述检测仪垂直放置于被测对象内部，使所述检测仪的第一侧面、第二侧面和第三侧面的法线均位于被测对象内部的测试平面内；读取所述检测仪第一侧面、第二侧面和第三侧面上的压力传感器的测量值；根据所述检测仪第一侧面、第二侧面和第三侧面上的压力传感器的测量值计算所述被测对象内部平面一点的应力状态参量。进一步的，按下式计算平面一点的应力状态参量：其中，σα为所述平面一点的应力状态检测仪第一侧面上的压力传感器的测量值；σβ为所述平面一点的应力状态检测仪第二侧面上的压力传感器的测量值；σγ为所述平面一点的应力状态检测仪第三侧面上的压力传感器的测量值；α为所述平面一点的应力状态检测仪第一侧面的偏转角，β为所述平面一点的应力状态检测仪第二侧面的偏转角，γ为所述平面一点的应力状态检测仪第三侧面的偏转角，lα＝slnα，mα＝cosm；lβ＝sinβ，mβ＝cosβ；lγ＝slnγ，mγ＝cosγ；σx、σy和σxy为所述被测对象内部平面一点的应力状态参量。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的一种用于平面一点的应力状态检测仪，将3个压力传感器与1个基座的结合起来，实现了对两两的不共面的3个面上正应力的测量。本专利技术结构简单，安装容易，且基座为三棱柱形，准确性高，便于使用者确定偏转角度，实现材料内部平面上一点应力状态的间接测量。(2)本专利技术提供的一种用于平面一点的应力状态检测仪的检测方法，由于本专利技术的基座为三棱柱形，3个侧面为确定的角度，因此只需确定了一个侧面相对全局坐标的偏转角，另外2个侧面的偏转角即可得知；根据柯西正应力公式，代入3个面对应的正应力和偏转角，即可求得该点的应力状态。在实际安装过程中，可通过铅垂线、水平尺以及已知界面(挡土墙表面)等为参照进行定向。附图说明图1是本专利技术提供的一种平面一点应力状态检测仪纵向视图，其中包括1-1#压力传感器，2-2#压力传感器，3-3#压力传感器，4-1#电缆，5-2#电缆，6-3#电缆，7-基座，8-1#嵌槽，9-2#嵌槽，10-3#嵌槽，11-1#电缆通孔，12-2#电缆通孔，13-3#电缆通孔，14-轴向电缆通孔；图2是本专利技术提供的一种平面一点应力状态检测仪A视图；图3是本专利技术提供的一种平面一点应力状态检测方法的计算示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。一种平面一点应力状态检测仪，所述检测仪包括1个基座、3个压力传感器和与所述压力传感器对应的电缆，如图1所示所述基座为三棱柱，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面均设有放置有所述压力传感器的嵌槽，所述嵌槽的中心设有向内延伸的电缆通孔；所述三棱柱的中心设有轴向电缆通孔，所述轴向电缆通孔与所述电缆通孔相通。具体的，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面的嵌槽位于所述三棱柱的同一水平位置上，其中放置的所述压力传感器的感应面向外。具体的，所述电缆通孔位于所述三棱柱的同一横截面，且彼此间的夹角为120°。具体的，如图2所示，所述电缆设有O形密封圈，其一端与其对应的所述压力传感器相连，另一端通过所述电缆通孔与其余的电缆交汇并引出于所述轴向电缆通孔。一种所述平面一点应力状态检测仪的检测方法，所述检测方法包括：将所述检测仪垂直放置于被测对象内部，即基座柱面的法线位于应力测试平面内；读取所述检测仪第一侧面、第二侧面和第三侧面上的压力传感器的测量值；根据所述检测仪第一侧面、第二侧面和第三侧面上的压力传感器的测量值计算所述被测对象内部平面一点的应力状态参量。具体的，按下式计算平面一点的应力状态参量：其中，σα为所述平面一点的应力状态检测仪第一侧面上的压力传感器的测量值；σβ为所述平面一点的应力状态检测仪第二侧面上的压力传感器的测量值；σγ为所述平面一点的应力状态检测仪第三侧面上的压力传感器的测量值；如图3所示，α为所述平面一点的应力状态检测仪第一侧面的偏转角，β为所述平面一点的应力状态检测仪第二侧面的偏转角，γ为所述平面一点的应力状态检测仪第三侧面的偏转角，lα＝sinα,mα＝cosα；lβ＝sinβ,mβ＝cosβ；lγ＝sinγ,mγ＝cosγ；σx、σy和σxy为所述被测对象内部平面一点的应力状态参量。记则当α，β，γ取确定的数值时，则K得解。如当α＝30°,β＝150°,γ＝270°时，即所述基座为等边三角形时，当α＝45°,β＝180°,γ＝270°时，即所述基座为等腰直角三角形时，最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本专利技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本专利技术精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本专利技术的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面一点应力状态检测仪，所述检测仪包括1个基座、3个压力传感器和与所述压力传感器对应的电缆，其特征在于，所述基座为三棱柱，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面均设有放置有所述压力传感器的嵌槽，所述嵌槽的中心设有向内延伸的电缆通孔；所述三棱柱的中心设有轴向电缆通孔，所述轴向电缆通孔与所述电缆通孔相通。

【技术特征摘要】
1.一种平面一点应力状态检测仪，所述检测仪包括1个基座、3个压力传感器和与所述压力传感器对应的电缆，其特征在于，所述基座为三棱柱，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面均设有放置有所述压力传感器的嵌槽，所述嵌槽的中心设有向内延伸的电缆通孔；所述三棱柱的中心设有轴向电缆通孔，所述轴向电缆通孔与所述电缆通孔相通。2.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述三棱柱的第一侧面、第二侧面和第三侧面的嵌槽位于所述三棱柱的同一水平位置上，其中放置的所述压力传感器的感应面向外。3.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述电缆通孔位于所述三棱柱的同一横截面，且彼此间的夹角为120°。4.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述电缆设有O形密封圈，其一端与其对应的所述压力传感器相连，另一端通过所述电缆通孔与其余的电缆交汇并引出于所述轴向电缆通孔。5.一种如权利要求1-4任一项所述平面一点应力状态检测仪的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：将所述检测仪垂直放置于被...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁先龙，杨文智，崔强，张金龙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11