一种路基填料的三维变形试验加载装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种路基填料的三维变形试验加载装置，包括水平设置的底板，底板中部凸出成形有矩形试样承台，所述试样设置在试样承台上，试样承台相对两侧分别设有定位钢板，定位钢板中部设有矩形应力孔，应力孔内设有与其间隙配合的X向加载板，X向加载板通过X向驱动装置驱动，对试样施加X向应力；定位钢板间设有Y向加载板，Y向加载板通过Y向驱动装置驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板间还设有Z向加载板，Z向加载板设置在试样承台上方，Z向加载板通过Z向驱动装置驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载。本实用新型专利技术能够对试样施加不同约束力，来最大程度模拟路基填料的变形过程，以便为路基的设计提供更加准确的参数建议。

【技术实现步骤摘要】
一种路基填料的三维变形试验加载装置
本技术涉及岩土工程试验领域，尤其涉及一种路基填料的三维变形试验加载装置及方法。
技术介绍
无砟轨道在高速铁路建设中应用越来越普遍，对沉降的控制要求也越来越严格，其中路基工后沉降控制已成为路基设计的关键，充分认识路基填料的变形特性是非常有必要的。目前对路基填料开展变形试验采用的主要设备有三轴仪、直剪仪、MTS等，其中三轴仪可以对岩土体施加侧向约束，使用最为广泛。高速铁路路基沿线路方向长度较大，在列车荷载和上部轨道结构荷载作用下变形相对较小，而沿垂直线路方向尺寸相对较小，其变形相对较大。但采用三轴仪在试验过程中没有考虑纵向和横向的变形差异性，导致四周侧向变形趋于一致，这显然与工程实际情况严重不符。现有的路基填料试验装置没有很好地模拟高速铁路路基的变形特点，很难确保试验数据的精准度。因此，亟须开发出一种可以更准确模拟粗粒土的变形特征的试验装置，以便为路基的设计提供更加准确的参数建议。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种路基填料的三维变形试验加载装置及方法，能够对试样施加不同约束力来模拟现场路基填料的变形过程。为实现上述技术目的，本技术的技术方案是：一种路基填料的三维变形试验加载装置，可用于模拟方柱状路基填料试样的三维变形情况，包括水平设置的底板，底板中部凸出成形有矩形试样承台，所述试样设置在试样承台上，试样承台相对两侧分别设有定位钢板，定位钢板间通过对拉螺杆固定，定位钢板中部设有矩形应力孔，应力孔内设有与其间隙配合的X向加载板，X向加载板厚度大于定位钢板厚度，X向加载板通过X向驱动装置驱动，对试样施加X向应力；定位钢板间设有Y向加载板，Y向加载板垂直于定位钢板，Y向加载板数量为两个且分别设置在试样承台上端面两侧，Y向加载板通过Y向驱动装置驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板间还设有Z向加载板，Z向加载板设置在试样承台上方，Z向加载板通过Z向驱动装置驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载；所述X向加载板、Y向加载板、Z向加载板与对应驱动装置间均设有力传感器；所述X向驱动装置、Y向驱动装置上均设有水平位移传感器；所述Z向驱动装置上设有竖向位移传感器。进一步的，还包括矩形支架，矩形支架上设有与各加载板对应的横梁，所述X向驱动装置/Y向驱动装置分别设置在对应横梁上；所述X向驱动装置/Y向驱动装置均包括同轴设置的丝杆、传动轴，以及套设在丝杆外的滚珠，丝杆一端连接有侧向承压板，侧向承压板通过力传感器与对应加载板连接，所述水平位移传感器设置在侧向承压板上，丝杆外还套设有弹簧，弹簧设置在滚珠与侧向承压板间；传动轴为空心轴且一端套装在所述滚珠外，传动轴另一端与所述横梁转动连接，传动轴通过正反转带动滚珠与丝杆滚动配合，使丝杆带动侧向承压板沿其轴向做往复运动；所述传动轴外设有齿轮，所述横梁上还设有平行于所述传动轴的第一安装轴和第二安装轴，第一安装轴上套设有与齿轮啮合的粗调齿轮，第二安装轴上套设有与齿轮啮合的微调齿轮。进一步的，还包括纵向支撑装置，所述Z向驱动装置设置在纵向支撑装置上；所述纵向支撑装置为反力架，所述Z向驱动装置包括竖直安装在反力架上的作动器，作动器输出端向下且连接有纵向承压板，纵向承压板通过力传感器与所述Z向加载板连接。进一步的，所述X向加载板外缘设有限位台阶，限制X向加载板进入应力孔的深度。进一步的，所述定位钢板、X向加载板均为L型钢板，X向加载板下端设有X向滑轮，所述定位钢板底部设有供X向滑轮滑动的导槽。进一步的，所述Y向加载板为槽型钢板，Y向加载板下端设有Y向滑轮，Y向加载板上端设有导向轮，所述定位钢板内侧上端设有导向轮限位板，限制Y向加载板的Z向自由度。进一步的，所述传动轴上设有水准泡。一种路基填料的三维变形试验加载装置的加载方法，包括以下步骤：步骤1、试样制作：将乳胶膜套设在试样承台上，在乳胶膜外侧套上对开钢模，按照《铁路工程土工试验规程TB10102-2010》要求，在乳胶膜内分层制备方柱状路基填料试样，试样制作完成后拆除钢模；步骤2、组件安装：在试样承台两侧安装定位钢板，并利用对拉螺杆固定，在定位孔内安装X向加载板，在定位钢板间安装Y向加载板、限位板；调整反力架位置，在反力架上安装Z向驱动装置，在Z向驱动装置输出端安装Z向加载板；安装矩形支架，在各横梁上分别安装X向驱动装置/Y向驱动装置；利用力传感器将各驱动装置的承压板和对应加载板连接，在纵向承压板上安装竖向位移传感器，在侧向承压板上安装水平位移传感器；步骤3、装置调试：将试验加载装置各部件安装后，用水准泡检查加载杆是否水平，检查X向加载板、Y向加载板是否存在卡槽现象；步骤4、侧向压力施加：调整反力架高度，保持Z向加载板与土样接触；转动各驱动装置的粗调齿轮，施加四周侧向围压，用力传感器实时监测侧向围压大小，当四周围压大致趋于一致时，转动微调齿轮对四周侧向压力进行微调，保持四周围压趋于一致；步骤5、试样加载：开启作动器，施加轴向动力或静力荷载，通过竖向位移传感器、水平位移传感器观测土样三维变形情况，通过分析数据获得路基填料变形特点。本技术的有益效果是：本技术能够对试样施加不同约束力，来最大程度模拟路基填料的变形过程，以便为路基的设计提供更加准确的参数建议。本技术结构简单、操作方便，便于推广使用。附图说明图1为本技术路基填料的三维变形试验加载装置的纵剖视图；图2为本技术路基填料的三维变形试验加载装置的横剖视图；图3为本技术路基填料的三维变形试验加载装置的装配示意图；图4为X向加载板、Y向加载板的装配示意图；图5为X向驱动装置/Y向驱动装置的装配示意图。具体实施方式下面将结合附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1-5所示，一种路基填料的三维变形试验加载装置，可用于模拟方柱状路基填料试样的三维变形情况，包括水平设置的底板1，底板1中部凸出成形有矩形试样承台2，所述试样100设置在试样承台2上，试样承台2相对两侧分别设有定位钢板3，定位钢板3间通过对拉螺杆4固定，定位钢板3中部设有矩形应力孔5，应力孔5内设有与其间隙配合的X向加载板6，X向加载板6厚度大于定位钢板3厚度，X向加载板6通过X向驱动装置7驱动，对试样施加X向应力；X向加载板6外缘设有限位台阶8，限制X向加载板6进入应力孔5的深度；定位钢板3间设有Y向加载板9，Y向加载板9垂直于定位钢板3，Y向加载板9数量为两个且分别设置在试样承台2上端面两侧，Y向加载板9通过Y向驱动装置10驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板3间还设有Z向加载板11，Z向加载板11设置在试样承台2上方，Z向加载板11通过Z向驱动装置12驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载；所述定位钢板3、X向加载板6均为L型钢板，X向加载板6下端设有X向滑轮13，所述定位钢板3底部设有供X向滑轮13滑动的导槽14；所述Y向加载板9为槽型钢板，Y向加载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路基填料的三维变形试验加载装置，可用于模拟方柱状路基填料试样的三维变形情况，其特征在于，包括水平设置的底板，底板中部凸出成形有矩形试样承台，所述试样设置在试样承台上，试样承台相对两侧分别设有定位钢板，定位钢板间通过对拉螺杆固定，定位钢板中部设有矩形应力孔，应力孔内设有与其间隙配合的X向加载板，X向加载板厚度大于定位钢板厚度，X向加载板通过X向驱动装置驱动，对试样施加X向应力；定位钢板间设有Y向加载板，Y向加载板垂直于定位钢板，Y向加载板数量为两个且分别设置在试样承台上端面两侧，Y向加载板通过Y向驱动装置驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板间还设有Z向加载板，Z向加载板设置在试样承台上方，Z向加载板通过Z向驱动装置驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载；/n所述X向加载板、Y向加载板、Z向加载板与对应驱动装置间均设有力传感器；所述X向驱动装置、Y向驱动装置上均设有水平位移传感器；所述Z向驱动装置上设有竖向位移传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种路基填料的三维变形试验加载装置，可用于模拟方柱状路基填料试样的三维变形情况，其特征在于，包括水平设置的底板，底板中部凸出成形有矩形试样承台，所述试样设置在试样承台上，试样承台相对两侧分别设有定位钢板，定位钢板间通过对拉螺杆固定，定位钢板中部设有矩形应力孔，应力孔内设有与其间隙配合的X向加载板，X向加载板厚度大于定位钢板厚度，X向加载板通过X向驱动装置驱动，对试样施加X向应力；定位钢板间设有Y向加载板，Y向加载板垂直于定位钢板，Y向加载板数量为两个且分别设置在试样承台上端面两侧，Y向加载板通过Y向驱动装置驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板间还设有Z向加载板，Z向加载板设置在试样承台上方，Z向加载板通过Z向驱动装置驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载；
所述X向加载板、Y向加载板、Z向加载板与对应驱动装置间均设有力传感器；所述X向驱动装置、Y向驱动装置上均设有水平位移传感器；所述Z向驱动装置上设有竖向位移传感器。


2.如权利要求1所述的一种路基填料的三维变形试验加载装置，其特征在于，还包括矩形支架，矩形支架上设有与各加载板对应的横梁，所述X向驱动装置/Y向驱动装置分别设置在对应横梁上；
所述X向驱动装置/Y向驱动装置均包括同轴设置的丝杆、传动轴，以及套设在丝杆外的滚珠，丝杆一端连接有侧向承压板，侧向承压板通过力传感器与对应加载板连接，所述水平位移传感器设置在侧向承压板上，丝杆外还套设有弹簧，弹簧设置在滚珠与侧向承压板间；传动轴为空心轴且一端套装在所述滚珠外...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启云，林华明，张丙强，项玉龙，魏心星，臧万军，陈军浩，雷虎军，姚志雄，赵卫华，蔡雅容，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：新型
国别省市：福建;35