一种简支梁式土压力传感器的标定方法技术

本发明专利技术公开了一种简支梁式土压力传感器的标定方法，包括以下步骤：S1：测量简支梁式土压力传感器的简支板宽度和净跨长度；S2：在简支梁式土压力传感器跨中逐级施加集中荷载，获取相应的简支梁式土压力传感器跨中下缘应变，并获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率；S3：获取简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角；S4：获取埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值；S5：标定简支梁式土压力传感器承受的土压力强度。本发明专利技术方法测试精度高、可靠性好，解决了现有技术中未较好考虑土拱效应影响的土压力测试技术难题。影响的土压力测试技术难题。影响的土压力测试技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种简支梁式土压力传感器的标定方法


[0001]本专利技术属于土压力传感器标定
，具体涉及一种简支梁式土压力传感器的标定方法。

技术介绍

[0002]土压力是表征土体力学状态的重要指标，精准量测土压力是岩土工程
的关键问题。简支梁式土压力传感器是通过在简支梁式板中心区域黏贴应变片的方式制作而成，广泛应用于科技研究和工程实践。
[0003]现有技术中，简支梁式土压力传感器多在集中荷载作用下进行标定，即：不同跨中集中力F
i
作用下，获取传感器跨中下边缘的微应变ε
i
；以F
i
为纵坐标，ε
i
为横坐标进行线性拟合，获得直线斜率α；假设作用在传感器的土压力近似为均匀分布荷载，基于均布土压力p和集中力F作用下产生的跨中弯矩相同，得传感器土压力强度其中，l0为简支板净跨长度，b为简支板宽度。其存在的问题是：现有技术中，简支梁式土压力传感器标定方法假设土压力分布模式为均布形式。然而，大量研究表明，土压力传感器实际工作环境复杂，与土体刚度存在差异，传感器表面易产生明显的土拱效应，实际土压力以呈非均匀分布形式作用在传感器上，现有标定方法忽略了传感器表面的土拱效应，更未考虑土拱效应随土体强度的变化，造成土压力测试结果偏小，且偏差随土体强度增大而增大。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种简支梁式土压力传感器的标定方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种简支梁式土压力传感器的标定方法包括以下步骤：
[0006]S1：测量简支梁式土压力传感器的简支板宽度和净跨长度；
[0007]S2：在简支梁式土压力传感器跨中逐级施加集中荷载，获取相应的简支梁式土压力传感器跨中下缘应变，并获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率；
[0008]S3：获取简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角；
[0009]S4：获取埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值；
[0010]S5：根据简支梁式土压力传感器的简支板宽度、简支梁式土压力传感器的简支板净跨长度、作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率、简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角以及埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值，标定简支梁式土压力传感器承受的土压力强度。
[0011]进一步地，步骤S2中，获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变直线斜率的具体方法为：以作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载为纵坐标，以相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变为横坐标，进
行线性拟合，得到作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率。
[0012]进一步地，步骤S3中，通过土工试验获取简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角。
[0013]进一步地，步骤S5中，简支梁式土压力传感器承受的土压力强度p计算公式为：
[0014][0015]其中，b表示简支梁式土压力传感器的简支板宽度，l0表示简支梁式土压力传感器的净跨长度，表示简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角，ε表示埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值，α表示作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率。
[0016]进一步地，标定方法适用于内摩擦角范围为的砂性土。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术方法不仅考虑土拱效应造成的土压力非均匀分布，还根据土拱效应强弱差异，获得适用于不同土体强度的传感器土压力标定公式。按本专利技术方法测试的土压力与理论计算值进行验证，相对误差很小，表明本专利技术方法测试精度高、可靠性好，解决了现有技术中未较好考虑土拱效应影响的土压力测试技术难题，可更准确测试土压力，减小因土拱效应造成的偏差。
附图说明
[0018]图1为简支梁式土压力传感器的标定方法流程图；
[0019]图2为砂性土处于松散状态下对称折线形非均匀分布模式图；
[0020]图3为砂性土处于中密状态下对称三角形非均匀分布模式图；
[0021]图4为砂性土处于密实状态下对称抛物线非均匀分布模式图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。
[0023]如图1所示，本专利技术提供了一种简支梁式土压力传感器的标定方法，包括以下步骤：
[0024]S1：测量简支梁式土压力传感器的简支板宽度和净跨长度；
[0025]S2：在简支梁式土压力传感器跨中逐级施加集中荷载，获取相应的简支梁式土压力传感器跨中下缘应变，并获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率；
[0026]S3：获取简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角；
[0027]S4：获取埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值；
[0028]S5：根据简支梁式土压力传感器的简支板宽度、简支梁式土压力传感器的简支板净跨长度、作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率、简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角以及埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值，标定简支梁式土压力传感器承
受的土压力强度。
[0029]在本专利技术实施例中，步骤S2中，获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变直线斜率的具体方法为：以作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载为纵坐标，以相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变为横坐标，进行线性拟合，得到作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率。
[0030]在本专利技术实施例中，步骤S3中，通过土工试验获取简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角。
[0031]在本专利技术实施例中，步骤S5中，简支梁式土压力传感器承受的土压力强度p计算公式为：
[0032][0033]其中，b表示简支梁式土压力传感器的简支板宽度，l0表示简支梁式土压力传感器的净跨长度，表示简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角，ε表示埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值，α表示作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率。
[0034]简支梁式土压力传感器的简支板宽度b和净跨长度l0单位为m；获取直线斜率α的过程中，作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载F
i
单位为N，相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变ε
i
单位为10
‑6；应变响应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简支梁式土压力传感器的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：测量简支梁式土压力传感器的简支板宽度和净跨长度；S2：在简支梁式土压力传感器跨中逐级施加集中荷载，获取相应的简支梁式土压力传感器跨中下缘应变，并获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率；S3：获取简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角；S4：获取埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值；S5：根据简支梁式土压力传感器的简支板宽度、简支梁式土压力传感器的简支板净跨长度、作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变的直线斜率、简支梁式土压力传感器埋设位置的砂性土内摩擦角以及埋设于土体中的简支梁式土压力传感器在土压力作用下应变响应值，标定简支梁式土压力传感器承受的土压力强度。2.根据权利要求1所述简支梁式土压力传感器的标定方法，其特征在于，所述步骤S2中，获取作用在简支梁式土压力传感器跨中的集中荷载与相应简支梁式土压力传感器跨中下缘应变直...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，黄豫，郭增瑞，熊诗杰，刘宏扬，张良，蒋良潍，王腾飞，阮文德，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：