本发明专利技术涉及环向加载装置技术领域，尤其是涉及一种绞索式非均匀环向加载装置及其使用方法。该装置包括外壳、拉力机构、施力点固定机构、数据检测采集机构；所述外壳与施力点固定机构连接，所述施力点固定机构与拉力机构连接；所述拉力机构与数据检测采集机构连接，所述数据检测采集机构用于设定所述拉力机构的拉力，以及采集实验试样的形变大小；所述施力点固定机构内侧设置实验试样，所述施力点固定机构用于固定所述拉力机构的位置，通过所述拉力机构拉动所述施力点固定机构，进而给实验试样施加压力。本发明专利技术具有不均匀加载、荷载分布可控、荷载大小可不唯一、更符合实际受力情况、对外壁强度要求较低等优点。对外壁强度要求较低等优点。对外壁强度要求较低等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种绞索式非均匀环向加载装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及环向加载装置
，尤其是涉及一种绞索式非均匀环向加载装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]普通的环向加载实验装置在测试实验试样的极限承载力时所施加的外荷载为轴向均匀荷载，这与工程中的实际受力情况并不相符，且传统测试盾构管片强度的实验仪器测试对象为单个管片，不能测试拼装成环状后的实际承载力。在实际工程中，隧道衬砌由于各工程有埋深不同、含有软岩夹层、地质条件复杂、软硬不均地层分布明显等特点，盾构管片各部位受力大小并不相等，所以亟需一种非均匀环向加载、能够模拟盾构管片实际受力情况的实验装置。传统的环向加载装置是在实验试样外围设置多个千斤顶，通过千斤顶加压施加荷载，现有的千斤顶只能施加轴向荷载，测试结果仍然不准确。
技术实现思路
[0003]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种绞索式非均匀环向加载装置，该装置通过多个汇聚到实验试样圆心的钢丝绳施加拉力来加载，改变了传统用千斤顶加压的方式。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种绞索式非均匀环向加载装置，包括外壳、拉力机构、施力点固定机构、数据检测采集机构；所述外壳与施力点固定机构连接，所述施力点固定机构与拉力机构连接；所述拉力机构与数据检测采集机构连接，所述数据检测采集机构用于设定所述拉力机构的拉力，以及采集实验试样的形变大小；所述施力点固定机构内侧设置实验试样，所述施力点固定机构用于固定所述拉力机构的位置，通过所述拉力机构拉动所述施力点固定机构，进而给实验试样施加压力。
[0005]进一步地，所述外壳包括外壁、连接板、外筒、箱体和滑动组件；所述外壁的内径大于实验试样的外径；所述外筒的一端与箱体连接，所述外筒的另一端与连接板的一端连接；所述连接板的另一端与所述外壁连接；所述外筒的另一端部还设置有滑动组件，用于承载所述拉力机构，以将实验试样圆面上指向圆心的力转化为垂直于实验试样圆面的力。
[0006]进一步地，所述滑动组件包括滑轮和滑轮卡，所述滑轮卡的一端固定在所述外筒的另一端部，所述滑轮卡的另一端与所述滑轮转动连接。
[0007]进一步地，所述拉力机构包括钢丝绳、U型卡扣和液压油缸，所述钢丝绳的一端穿过所述施力点固定机构通过所述U型卡扣固定锁紧，所述钢丝绳的另一端与所述液压油缸连接，所述液压油缸设置在所述外壳的箱体内，所述液压油缸与所述数据检测采集机构连接，通过所述液压油缸拉动所述钢丝绳，进而施加压力给所述施力点固定机构。
[0008]进一步地，所述施力点固定机构包括异形垫片、滑道、滑具、固定夹和限位板，所述滑道设置在所述外壳的外壁一侧；所述滑道内设置多个滑具，所述滑具上设置固定夹；所述
滑具与所述限位板的一端连接，所述限位板插入所述异形垫片一侧的缺口内，以使所述异形垫片相对于所述限位板移动；所述异形垫片的外侧与所述拉力机构连接，所述异形垫片的内侧设置所述实验试样。
[0009]进一步地，所述异形垫片整体为圆弧状，所述异形垫片的外侧面上设置用于连接所述拉力机构的凹槽。
[0010]进一步地，所述凹槽为圆弧形，且所述凹槽沿所述异形垫片的宽度方向设置。
[0011]进一步地，所述限位板沿所述实验试样的圆心方向设置。
[0012]进一步地，所述数据检测采集机构包括主机、显示器、手动输入按键和视频检测器，所述主机设置在所述外壳的箱体内，所述显示器和所述手动输入按键设置在所述外壳的箱体上，多个所述视频检测器设置在所述外壳的外壁上，所述主机分别与所述显示器、手动输入按键和视频检测器连接，所述主机还与所述拉力机构的液压油缸连接。
[0013]本专利技术还提供一种绞索式非均匀环向加载装置的使用方法，包括如下步骤：S1、根据实验所需的受力点位置，调节所述施力点固定机构的滑具的位置，滑具对应的实验试样的位置即为受力点，固定滑具的位置；S2、调节所述外壳的滑动组件，根据滑具的位置安装滑动组件，保证滑动组件、滑具、实验试样的圆心连接为一条直线；S3、安装下部及侧部的所述施力点固定机构的异形垫片，安装完成后组装实验试样，然后安装上部的异形垫片，异形垫片缺口与滑具上的限位板位置相对应；S4、拉力机构的钢丝绳穿过异形垫片，固定钢丝绳，钢丝绳通过滑动组件，另一端连接到拉力机构的液压油缸；S5、通过所述数据检测采集机构的手动输入按键输入实验中各钢丝绳所需要的拉力，开始施加拉力；S6、通过所述数据检测采集机构的显示器观察并记录各钢丝绳的拉力，通过所述数据检测采集机构的视频检测器观察并记录实验试样的变形情况。
[0014]本专利技术的有益效果是：1、通过主机控制各液压油缸的拉力，使各钢丝绳的拉力大小不同，做到非均匀加载。
[0015]2、每根钢丝绳分别与对应的液压油缸连接，液压油缸的力通过显示器显示，能够实时显示并记录拉力，通过手动输入按键调节各钢丝绳的拉力，拉力调节更灵活、精确。
[0016]3、能够控制各钢丝绳的施力点的位置，控制受力状态，使其更符合实际工程，对实验试样的施力点较多，施力点位置、实验试样受力情况调节较为灵活，能够更准确的贴近实际工程。
[0017]4、对实验试样施加的荷载由钢丝绳提供，通过钢丝绳的拉力实现实验试样受力，主要为实验试样各部位、各管片之间的作用力，对实验试样外部支撑结构强度要求较低。5、由异形垫片扩大受力面积，钢丝绳与异形垫片接触位置为圆弧状，受力均匀。
[0018]6、限位板与异形垫片配合能够做到防止钢丝绳施力点以及异形垫片滑移，始终保持钢丝绳的拉力指向实验试样的圆心。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种绞索式非均匀环向加载装置的前立体结构示意图；图2为本专利技术一种绞索式非均匀环向加载装置的后立体结构示意图；图3为本专利技术滑轮和滑轮卡的结构示意图；图4为本专利技术施力点固定机构的结构示意图；图5为本专利技术异形垫片的结构示意图。
[0020]图中：1、外壳；11、外壁；12、连接板；13、滑轮卡；14、滑轮；15、外筒；16、箱体；2、拉力机构；21、钢丝绳；22、U型卡扣；3、施力点固定机构；31、异形垫片；32、滑道；33、滑具；34、固定夹；35、限位板；4、数据检测采集机构；41、主机；42、显示器；43、手动输入按键；44、视频检测器；5、实验试样。
具体实施方式
[0021]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0022]实施例：下面结合附图对本专利技术做进一步详述：如图1和图2所示，本专利技术提供一种绞索式非均匀环向加载装置。该装置包括外壳1、拉力机构2、施力点固定机构3、数据检测采集机构4。外壳1与施力点固定机构3连接，施力点固定机构3与拉力机构2连接。拉力机构2与数据检测采集机构4连接，数据检测采集机构4用于设定拉力机构2的拉力，以及采集实验试样5的形变大小。施力点固定机构3内侧设置实验试样5，施力点固定机构3用于固定拉力机构2的位置，通过拉力机构2拉动施力点固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种绞索式非均匀环向加载装置，其特征在于：包括外壳(1)、拉力机构(2)、施力点固定机构(3)、数据检测采集机构(4)；所述外壳(1)与施力点固定机构(3)连接，所述施力点固定机构(3)与拉力机构(2)连接；所述拉力机构(2)与数据检测采集机构(4)连接，所述数据检测采集机构(4)用于设定所述拉力机构(2)的拉力，以及采集实验试样(5)的形变大小；所述施力点固定机构(3)内侧设置实验试样(5)，所述施力点固定机构(3)用于固定所述拉力机构(2)的位置，通过所述拉力机构(2)拉动所述施力点固定机构(3)，进而给实验试样(5)施加压力。2.根据权利要求1所述的一种绞索式非均匀环向加载装置，其特征在于：所述外壳(1)包括外壁(11)、连接板(12)、外筒(15)、箱体(16)和滑动组件；所述外壁(11)的内径大于实验试样(5)的外径；所述外筒(15)的一端与箱体(16)连接，所述外筒(15)的另一端与连接板(12)的一端连接；所述连接板(12)的另一端与所述外壁(11)连接；所述外筒(15)的另一端部还设置有滑动组件，用于承载所述拉力机构(2)，以将实验试样(5)圆面上指向圆心的力转化为垂直于实验试样(5)圆面的力。3.根据权利要求2所述的一种绞索式非均匀环向加载装置，其特征在于：所述滑动组件包括滑轮(14)和滑轮卡(13)，所述滑轮卡(13)的一端固定在所述外筒(15)的另一端部，所述滑轮卡(13)的另一端与所述滑轮(14)转动连接。4.根据权利要求1所述的一种绞索式非均匀环向加载装置，其特征在于：所述拉力机构(2)包括钢丝绳(21)、U型卡扣(22)和液压油缸，所述钢丝绳(21)的一端穿过所述施力点固定机构(3)通过所述U型卡扣(22)固定锁紧，所述钢丝绳(21)的另一端与所述液压油缸连接，所述液压油缸设置在所述外壳(1)的箱体(16)内，所述液压油缸与所述数据检测采集机构(4)连接，通过所述液压油缸拉动所述钢丝绳(21)，进而施加压力给所述施力点固定机构(3)。5.根据权利要求1所述的一种绞索式非均匀环向加载装置，其特征在于：所述施力点固定机构(3)包括异形垫片(31)、滑道(32)、滑具(33)、固定夹(34)和限位板(35)，所述滑道(32)设置在所述外壳(1)的外壁(11)一侧；所述滑道(32)内设置多个滑具(33)，所述滑具(33)上设置固定夹(34)；所述滑具(33)与所述限位板(35)的一端连接，所述限位板(35)插入所述异形垫片(31)一侧的缺口内，以使所述异形...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯世伟，侯金招，陈昕，孟素云，李兵，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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