一种模型箱试验静力加载装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种模型箱试验静力加载装置，属于建筑施工技术领域。


背景技术：

2.模型箱试验是土工室内试验的重要环节，在进行室内模型箱试验时，往往需要施加一定的竖直静荷载，以观测土工模型在静荷载作用下的物理力学性质。由于试验类型不同，所需要加载的静力荷载也不同，同时模型箱尺寸的不同导致静力加载装置的尺寸多种多样。
3.现有的施加静力荷载的方式主要有两种，一种是采用电控仪器施加稳定的荷载，另一种是通过堆载一定的质量块以满足静力荷载的需求。
4.电控仪器施加荷载虽然十分便捷和精密，但易受模型箱尺寸的影响，同时电控仪器普遍造价昂贵，对于某些简单的模型箱试验成本过高。堆载质量块的静力加载方式造价简单，试用性广。采用堆载质量块施加静力时，往往需要一个结构稳定的加载装置承载数量众多的质量块，这要求加载装置具有一定的装载空间，而在将质量块盛放到加载装置内时容易产生偏心荷载，这要求加载装置具有一定的抵抗力矩的能力。
5.而现有的静力加载装置往往不考虑抵抗偏心力，试验时容易产生试验误差，尤其对流动性强的淤泥土模型箱试验进行加载时，偏心压力会导致土里流动，加载板倾斜而产生危险。


技术实现要素：

6.为了克服现有的电控加载仪器成本高、普通加载装置没有考虑偏心载荷的影响等缺点，本实用新型设计了一种模型箱试验静力加载装置，其结构简单，成本低廉，加载可靠，受力稳定，极大地减小了偏心载荷的影响，保证了试验过程的稳定性。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种模型箱试验静力加载装置，包括装置本体，装置本体包括底板、加载框以及设置在底板和加载框之间的支撑组件和伸缩组件，伸缩组件包括电动伸缩杆，电动伸缩杆底端与底板旋转连接，伸缩端向上且与加载框底端固定连接，电动伸缩杆上还套设有从动齿轮；底板上还设置有驱动装置，驱动装置通过驱动轴传动连接有拨转盘，拨转盘上以拨转盘的轴心线为旋转轴旋转阵列设置有三组与从动齿轮相互啮合传动的拨齿组，每组拨齿组均包括至少三个拨齿；支撑组件包括均匀布置在底板上的若干根支撑外杆，各支撑外杆上均设置有用于支撑外部压力的导轮组，导轮组包括沿支撑外杆长度方向设置的若干个导轮，各导轮的工作面均与底板侧面共面。
9.进一步地，支撑外杆设置有四根，四根支撑外杆呈矩形布置且依次设置在底板的四个角落处。
10.进一步地，四根支撑外杆内侧还设置有四根呈矩形布置的支撑内杆。
11.进一步地，底板上还设置有用于平衡驱动装置重力的配重块。
12.进一步地，加载框的各侧壁上均设置有若干观察口。
13.进一步地，加载框顶端沿周向均匀设置有四个吊环。
14.进一步地，底板水平方向的截面和加载框水平方向截面的大小形状完全相同，且均为正方形。
15.与现有技术相比本实用新型有以下特点和有益效果：
16.1、通过电动伸缩杆、拨转盘和驱动装置的设置，可以在质量块摆放好之后使得加载框匀速转动，防止某个方向上的质量过大导致产生偏心载荷，有效地减小了偏心载荷的影响，提高试验的安全稳定性。
17.2、通过支撑组件以及导轮组的设置，可以有效地起到一个支撑作用，防止因为质量块摆放不均匀而导致偏心力的产生。
18.3、通过支撑内杆的设置，提高加载框的稳定性和支撑能力，防止在加载质量块的时候加载框受力不均匀而导致变形，影响下次使用。
附图说明
19.图1是本实用新型第一视角的结构示意图；
20.图2是本实用新型第二视角的结构示意图；
21.图3是本实用新型的主视图；
22.图4是图3的a-a方向上的剖视图；
23.图5是本实用新型的使用示意图。
24.其中附图标记为：10、装置本体；1、底板；11、配重块；2、加载框；21、观察口；22、吊环；3、支撑组件；31、支撑外杆；311、导轮组；32、支撑内杆；4、伸缩组件；41、电动伸缩杆；42、从动齿轮；5、驱动装置；51、驱动轴；52、拨转盘；521、拨齿；6、模型箱；7、质量块。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本实用新型进行更详细的描述。
26.如图1至4所示，本实施例的模型箱试验静力加载装置，包括装置本体10，装置本体10包括底板1、加载框2以及设置在底板1和加载框2之间的支撑组件3和伸缩组件4，伸缩组件4包括电动伸缩杆41，电动伸缩杆41底端与底板1旋转连接，伸缩端向上且与加载框2底端固定连接，电动伸缩杆41上还套设有从动齿轮42；底板1 上还设置有驱动装置5，驱动装置5通过驱动轴51传动连接有拨转盘52，拨转盘52上以拨转盘52的轴心线为旋转轴旋转阵列设置有三组与从动齿轮42相互啮合传动的拨齿组，每组拨齿组包括三个拨齿521；
27.支撑组件3包括四根支撑外杆31和设置在四根支撑外杆31内侧的四根支撑内杆32；四根支撑外杆31和四根支撑内杆32均呈矩形布置，且四根支撑外杆31依次设置在底板1的四个角落处；支撑外杆31靠近底板1边沿的两侧面均设置有导轮组311；各导轮组311 均包括沿支撑外杆31长度方向设置的三个导轮，且各导轮的工作面均与底板1侧面共面。
28.特别的，导轮的工作面即与模型箱6接触面的切面。
29.进一步地，底板1上还设置有平衡驱动装置5重力的配重块11，保证装置质量均匀。
30.进一步地，加载框2的各侧壁上均设置有若干观察口21，方便观察加载框2内的情况，如果有质量块7偏移或发生倾倒，及时停止试验避免装置造成损坏。
31.进一步地，加载框2顶端沿周向均匀设置有四个吊环22，方便吊装，并且使吊装力分布均匀，避免某个方向吊装力过大导致质量块 7往某个方向上便宜造成质量分布不均匀。
32.进一步地，底板1水平方向的截面和加载框2水平方向截面的大小形状完全相同，且均为正方形，保证底板1和加载框2的地面大小完全相同，使整个装置质量分布均匀，避免因自身重量对静力试验造成影响。
33.如图5所示，基于模型箱试验静力加载装置的使用方法，包括如下步骤：
34.s1：称量装置本体10的质量并换算成静力数值；
35.s2：将若干质量已知且大小形状完全相同的质量块7均匀摆放堆叠到加载框2内；
36.s3：将装置本体10吊起，并放入模型箱6内；
37.s4：控制电动伸缩杆41伸长，使加载框2伸出模型箱6；
38.s5：启动驱动装置5，通过驱动轴51依次带动拨转盘52和从动齿轮42转动，进而由从动齿轮42带动电动伸缩杆41和加载框2转动。
39.进一步地，步骤s2中，每层质量块7的质量均以加载框2的正方形底面的两条中线为对称轴对称分布，保证受力均匀，提高静力试验结果的精准性，避免质量不均匀造成的干扰。
40.进一步地，步骤s4中，控制电动伸缩杆41伸长使得加载框2刚好伸出模型箱6，电动伸缩杆41伸长太多可能导致装置不稳定，有倾倒风险，使加载框2刚好伸出模型箱6即可。
41.特别的，模型箱6是一个无顶盖的长方体的箱子，其长和宽和底板1的尺寸相同。
42.本实用新型的工作原理：将装置本体10均匀装好质量块7后再将装置本体10吊装到模型箱6内，然后启动电动伸缩杆41使加载框 2伸出到模型箱6外，然后启动驱动装置5，通过驱动轴51依次带动拨转盘52和从动齿轮42转动，进而由从动齿轮42带动电动伸缩杆 41和加载框2转动，由于拨转盘52上的拨齿521的设置，电动伸缩杆41会进行周期性地转动，整个加载装置整体受力均匀，保证了整个模型箱6在施力过程中不会因为某个方向上的力过大而导致加力试验失败。
43.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：包括装置本体(10)，装置本体(10)包括底板(1)、加载框(2)以及设置在底板(1)和加载框(2)之间的支撑组件(3)和伸缩组件(4)，伸缩组件(4)包括电动伸缩杆(41)，电动伸缩杆(41)底端与底板(1)旋转连接，伸缩端向上且与加载框(2)底端固定连接，电动伸缩杆(41)上还套设有从动齿轮(42)；底板(1)上还设置有驱动装置(5)，驱动装置(5)通过驱动轴(51)传动连接有拨转盘(52)，拨转盘(52)上以拨转盘(52)的轴心线为旋转轴旋转阵列设置有三组与从动齿轮(42)相互啮合传动的拨齿组，每组拨齿组均包括至少三个拨齿(521)；支撑组件(3)包括均匀布置在底板(1)上的若干根支撑外杆(31)，各支撑外杆(31)上均设置有用于支撑外部压力的导轮组(311)，导轮组(311)包括沿支撑外杆(31)长度方向设置的若干个导轮，各导轮的工作面均与底板(1)侧面共面。2.根据权利要求1所述的一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：支撑外杆(31)设置有四根，四根支撑外杆(31)呈矩形布置且依次设置在底板(1)的四个角落处。3.根据权利要求2所述的一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：四根支撑外杆(31)内侧还设置有四根呈矩形布置的支撑内杆(32)。4.根据权利要求1所述的一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：底板(1)上还设置有用于平衡驱动装置(5)重力的配重块(11)。5.根据权利要求1所述的一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：加载框(2)的各侧壁上均设置有若干观察口(21)。6.根据权利要求1所述的一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：加载框(2)顶端沿周向均匀设置有四个吊环(22)。7.根据权利要求1所述的一种模型箱试验静力加载装置，其特征在于：底板(1)水平方向的截面和加载框(2)水平方向截面的大小形状完全相同，且均为正方形。

技术总结
本实用新型涉及一种模型箱试验静力加载装置及其使用方法，属于建筑施工技术领域，包括装置本体，装置本体包括底板、加载框以及设置在底板和加载框之间的支撑组件和伸缩组件，伸缩组件包括电动伸缩杆，电动伸缩杆底端与底板旋转连接，伸缩端向上且与加载框底端固定连接，电动伸缩杆上还套设有从动齿轮；底板上还设置有驱动装置，驱动装置通过驱动轴传动连接有拨转盘，拨转盘上以拨转盘的轴心线为旋转轴旋转阵列设置有三组与从动齿轮相互啮合传动的拨齿组，每组拨齿组均包括至少三个拨齿。本实用新型结构简单，成本低廉，加载可靠，受力稳定，极大地减小了偏心载荷的影响，保证了试验过程的稳定性。过程的稳定性。过程的稳定性。


技术研发人员：许齐壕 肖道敏 陈苏 刘启仁 胡善华 李栋伟 安令石 郭磊
受保护的技术使用者：中建海峡建设发展有限公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2022/5/25