锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统技术方案

一种锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，包括框架、法向加载机构、切向加载机构、试样运输小车、高度调节机构和支撑测力机构，法向加载机构安装于框架上部和试样上方，切向加载机构安装于框架中部和位于试样中间处，高度调节机构安装于框架底部，试样运输小车位于高度调节机构上方，支撑测力机构位于框架右侧。本发明专利技术提供了一种有效满足大跨度载荷下含锚杆多尺度试样的测试、可靠性良好的锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统。

Test system for size effect of shear strength of anchored structural plane

A test system for size effect of shear strength of anchorage structure surface, including frame, normal loading mechanism, tangential loading mechanism, sample transport trolley, height adjustment mechanism and support force measuring mechanism, the normal loading mechanism is installed on the upper part of frame and above the sample, the tangential loading mechanism is installed in the middle of frame and in the middle of sample, the height adjustment mechanism is installed on the bottom of frame, and the test is carried out The sample transport trolley is located above the height adjustment mechanism and the supporting force measuring mechanism is located on the right side of the frame. The invention provides a test system for size effect of shear strength of anchor structural plane, which can effectively meet the requirements of testing multi-scale samples with anchor under long-span load and has good reliability.

【技术实现步骤摘要】
锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统
本专利技术涉及一种锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统。
技术介绍
岩体的锚固是一种把锚杆埋入岩体使其得以稳定的技术，岩体锚杆能充分发挥岩体能量，调用和提高岩体的自身前度和自稳能力，大大减轻结构物自重，节约工程材料，确保施工安全和工程稳定，具有显著的经济效益和社会效益，目前得到广泛应用，在建筑领域涉及边坡、基坑、隧洞、地下工程、坝体、码头、海岸、桥梁及悬索建筑等工程。目前专门针对锚固体力学性能的研究主要有R.Yoshinaka，P.Egger给出了节理面剪胀效应影响节理面自身的抗剪强度，张伟用小型直剪试验机进行不同粗糙度下锚固节理破坏机理宏细观研究，陈文强等给出了剪切荷载作用下锚杆抗剪作用理论分析。朱友焱等给出了剪切作用下锚固结构面应力分布特征分析，张永政等给出了不同粗糙度下锚固节理破坏机理宏细观研究。从现有研究中发现所使用的设备载荷小于100T，加载的试样不超过1000mm×1000mm×1000mm。根据国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)规定锚杆间距不小于0.7m。现在的研究主要采用一根锚杆或缩小的多根小间距锚杆，由于岩体存在尺寸效应，因此缩尺试验研究对试验结果的正确性存在一定影响，无法模拟真实载荷环境。
技术实现思路
为了克服已有设备的无法满足大型含锚杆多尺度试样的抗剪强度测试要求，本专利技术提供了一种有效满足大跨度载荷下含锚杆多尺度试样的测试、可靠性良好的锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，包括框架、法向加载机构、切向加载机构、试样运输小车、高度调节机构和支撑测力机构，法向加载机构安装于框架上部和试样上方，切向加载机构安装于框架中部和位于试样中间处，高度调节机构安装于框架底部，试样运输小车位于高度调节机构上方，支撑测力机构位于框架右侧。进一步，所述的框架包括左侧立柱、顶部横梁、底部横梁、切向加载安装架、右侧立柱和侧边横梁，两根前后放置的左侧立柱底部之间安装侧边横梁，分别前后放置的左侧立柱和右侧立柱底部之间安装底部横梁。分别前后放置的左侧立柱和右侧立柱顶部安装顶部横梁。前后的两根底部横梁上安装切向加载安装架。再进一步，所述的法向加载机构包括升降缸、法向作动器、法向测力传感器、加载头、施力板、导轨块、承载板、钢丝绳和垂向导轨，顶部横梁两侧安装有升降缸，在顶部横梁上且两个升降缸之间安装n(n＝1-100)排法向作动器、每个法向作动器的活塞端部安装法向测力传感器，法向测力传感器下部安装加载头，升降缸活塞杆上连接施力板，每根左侧立柱和右侧立柱上固定垂向导轨，施力板两侧穿过垂向导轨并沿着其上下运动。施力板底部安装m排o列导轨块。承载板位于施力板下方并通过钢丝绳连接到施力板两侧。更进一步，所述的切向加载机构包括切向作动器安装座、切向作动器，作动器安装板、切向测力传感器、施力架、滚轴、导杆座、导杆、安装架、圆筒、施力轴、丝杆、手柄和限位条，在试样中部的左侧和前后两侧安装一定数量的切向加载作动器及法向测力传感器。切向作动器安装座底部穿过侧边横梁并固定，侧边横梁顶部且在试样左侧安装一定数量的作动器安装板，每个作动器安装板固定切向作动器，切向作动器活塞端部安装切向测力传感器，切向测力传感器右侧安装施力架，施力架内部安装滚轴，滚轴表面与试样上半部分接触。试样前后两侧的切向加载安装架上安装切向作动器，作动器安装板和切向测力传感器，切向测力传感器右侧安装一个安装架，安装架右侧固定圆筒，圆筒内部安装有施力轴，施力轴可以在圆筒移动并通过限位条限制施力轴转动，施力轴靠近试样的一端为凹槽形状，可与试样上的加载轴对接。施力轴远离试样的一端有丝杆连接，丝杆固定在手柄上，手柄安装在安装架一侧板上。安装架左侧前后安装有导杆，导杆穿过固定在切向加载安装架上的导杆座。所述的试样运输小车包括车轮升降缸、车轮、试样限位板、限位板固定杆、小车车体、套杆座、传力杆、支撑架和支撑块，小车车体两侧安装车轮升降缸，车轮升降缸活塞杆端部安装有车轮，小车车体上方的前后两侧设置为方形齿结构，试样安放后根据其长度在试样两侧的齿部安放试样限位板，试样限位板通过限位板固定杆固定在小车车体上。小车车体右侧为高起的立板结构并可与支撑测力机构对接；当试样长度较小，切向加载机构中位于左侧的切向作动器活塞杆无法加载到试样时，在小车车体上方的左侧且在试样左边安放支撑架，支撑架上方固定套杆座，传力杆穿过套杆座并且两端分别与上部试样和滚轴接触。所述的高度调节机构包括支撑板、横向导轨和垫板，最上方的垫板安装有横向导轨，横向导轨上方安装支撑板，支撑板位于小车车体下方。所述的支撑测力机构包括测力传感器、支撑座和燕尾槽导轨，燕尾槽导轨固定在地面下方的坑槽中，支撑座底部位于燕尾槽导轨上并沿着它前后移动，支撑座左侧上方安装一排测力传感器，测力传感器与小车车体右侧为高起的立板右侧接触。所述的试样包括上部试样、圆筒、加载轴、下部试样和锚杆，在浇注上部试样和下部试样设置多排孔用于安放锚杆，在浇注上部试样时其下部的水平前后方向插入圆筒，圆筒中可插入加载轴。所述的切向加载机构中，所有的切向测力传感器中心线和支撑测力机构中所有的测力传感器中心线高度一致。本专利技术的有益效果主要表现在：1、有效满足大范围载荷下同精度直剪测试、可靠性良好；2、适合不同尺寸规格的多尺度含锚杆试样的测试要求。附图说明图1是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统主视图。图2是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统俯视图。图3是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统左视图。图4是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统框架和法向加载机构主视图。图5是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统框架和法向加载机构左视图。图6是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统切向加载机构、试样运输小车、高度调节机构和支撑测力机构主视图(长试样)。图7是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统切向加载机构、试样运输小车、高度调节机构和支撑测力机构主视图(短试样)。图8是多尺度含锚杆试样抗剪强度测试系统切向加载机构、试样运输小车俯视图(短试样)。图9是切向加载机构在试样前后两侧的单个加载机构主视图。图10是切向加载机构在试样前后两侧的单个加载机构俯视图。图11是试样主视图。图12是试样俯视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图12，锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，包括框架1、法向加载机构2、切向加载机构3、试样运输小车4、高度调节机构5和支撑测力机构6，法向加载机构2安装于框架1上部和试样上方，切向加载机构2安装于框架1中部和位于试样中间处，高度调节机构5安装于框架1底部，试样运输小车4位于高度调节机构5上方，支撑测力机构6位于框架1右侧。进一步，所述的框架1包括左侧立柱11、顶部横梁12、底部横梁13、切向加载安装架14、右侧立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，其特征在于，所述系统包括框架、法向加载机构、切向加载机构、试样运输小车、高度调节机构和支撑测力机构，法向加载机构安装于框架上部和试样上方，切向加载机构安装于框架中部和位于试样中间处，高度调节机构安装于框架底部，试样运输小车位于高度调节机构上方，支撑测力机构位于框架右侧。/n

【技术特征摘要】
1.锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，其特征在于，所述系统包括框架、法向加载机构、切向加载机构、试样运输小车、高度调节机构和支撑测力机构，法向加载机构安装于框架上部和试样上方，切向加载机构安装于框架中部和位于试样中间处，高度调节机构安装于框架底部，试样运输小车位于高度调节机构上方，支撑测力机构位于框架右侧。


2.如权利要求1所述的锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，其特征在于，所述的框架包括左侧立柱、顶部横梁、底部横梁、切向加载安装架、右侧立柱和侧边横梁，两根前后放置的左侧立柱底部之间安装侧边横梁，分别前后放置的左侧立柱和右侧立柱底部之间安装底部横梁，分别前后放置的左侧立柱和右侧立柱顶部安装顶部横梁，前后的两根底部横梁上安装切向加载安装架。


3.如权利要求1或2所述的锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，其特征在于，所述的法向加载机构包括升降缸、法向作动器、法向测力传感器、加载头、施力板、导轨块、承载板、钢丝绳和垂向导轨，顶部横梁两侧安装有升降缸，在顶部横梁上且两个升降缸之间安装n排法向作动器、每个法向作动器的活塞端部安装法向测力传感器，法向测力传感器下部安装加载头，升降缸活塞杆上连接施力板，每根左侧立柱和右侧立柱上固定垂向导轨，施力板两侧穿过垂向导轨并沿着其上下运动，施力板底部安装m排o列导轨块，承载板位于施力板下方并通过钢丝绳连接到施力板两侧。


4.如权利要求1或2所述的锚固结构面抗剪强度尺寸效应试验系统，其特征在于，所述的切向加载机构包括切向作动器安装座、切向作动器、作动器安装板、切向测力传感器、施力架、滚轴、导杆座、导杆、安装架、圆筒、施力轴、丝杆、手柄和限位条，在试样中部的左侧和前后两侧安装一定数量的切向加载作动器及法向测力传感器，切向作动器安装座底部穿过侧边横梁并固定，侧边横梁顶部且在试样左侧安装一定数量的作动器安装板，每个作动器安装板固定切向作动器，切向作动器活塞端部安装切向测力传感器，切向测力传感器右侧安装施力架，施力架内部安装滚轴，滚轴表面与试样上半部分接触；试样前后两侧的切向加载安装架上安装切向作动器、作动器安装板和切向测力传感器，切向测力传感器右侧安装一个安装架，安装架右侧固定圆筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜时贵，吕原君，罗战友，黄曼，赖金涛，周长冰，张贺，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33