[发明专利]一种用于局部加载的多功能压头装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程中使用的一种加载装置，具体为一种用于局部加载的多功能压头装置，可用于岩石及混凝土试块的局部加载。

背景技术

在岩土工程领域中，经常需要对岩石或混凝土试块进行局部加载，通过电测法或声发射等测试方法对局部载荷作用下试块的应力应变状态、破坏形式等内容进行研究。对试块进行局部加载，一般采用刀口铰或球铰支座传递载荷，支座加载面尺寸小于被加载试块的载荷受力面，加载时支座中心正对试块需要局部加载的中心，试块与支座的接触面即为局部载荷作用面。刀口铰或球铰支座进行局部加载时，存在问题为：1、支座尺寸固定，当需要改变局部加载面积时，无法便捷的调节加载面积大小，只能通过更换不同尺寸的支座来实现；2、支座中心必须正对局部加载区的中心，当加载区位于试块边缘部位时，支座对试块的约束条件变差，支座与试块之间的平衡不易控制，加载过程中试块稳定性差，容易导致加载失败；3、加载时支座与试块接触面为紧密接触状态，其余部分为试块面与空气接触。当在试块内进行动载实验，特别是模拟无限大介质内爆破问题时，试块加载边界无法形成完整的无反射边界条件，与工程实际中的无限介质状态区别较大，导致模拟试验与实际情况不符。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种用于局部加载的多功能压头装置，能够快速调整局部加载面积和部位，保证试块与压头之间的平衡与加载稳定，同时能够吸收爆破振动波，在试块加载边界形成完整的无反射边界条件的多功能压头装置。

本发明采用的技术方案为：

一种用于局部加载的多功能压头装置，包括受载板、球型座、调节板、数个加载块、数个弹性垫和数个非加载块；

所述受载板的一面与载荷动力源相接触，受载板的另一面的设有定位孔；

所述球型座的一面具有球冠型部位，球型座的另一面设有与定位孔相配合的定位销，通过定位销嵌入定位孔将球型座与受载板连接；

所述调节板的一面设有圆弧形凹槽，与球型座的球冠型部位配合，调节板的另一面设有两条平行的定位槽Ⅰ和Ⅱ，用于加载块和非加载块的定位及位置调节；圆弧形凹槽与定位槽Ⅰ和Ⅱ之间为空间平行关系；

所述加载块为条状钢板Ⅰ，加载块的底面为平面，试验时与被加载试块上加载部分接触，加载块的顶面设有分别与定位槽Ⅰ和Ⅱ连接的定位销Ⅰ和Ⅱ；

所述非加载块为条状钢板Ⅱ，非加载块的底面为平面，试验时与被加载试块上非加载部分接触，非加载块的顶面设有分别与定位槽Ⅰ和Ⅱ连接的定位销Ⅲ和Ⅳ；

所述弹性垫设置在非加载块与调节板之间，弹性垫大小与非加载块的一面相匹配，弹性垫上设有分别与定位销Ⅲ和Ⅳ相对应的通孔Ⅰ和Ⅱ。

所述的一种用于局部加载的多功能压头装置，所述加载块分为Ⅰ型加载块、Ⅱ型加载块和Ⅲ型加载块，所述Ⅰ型加载块、Ⅱ型加载块和Ⅲ型加载块上分别具有第一侧面和与第一侧面相背对的第二侧面，所述Ⅰ型加载块的第一侧面的两端分别设有销孔；所述Ⅱ型加载块的第二侧面的两端分别设有定位销Ⅴ；所述Ⅲ型加载块的第一侧面的两端分别设有销孔，Ⅲ型加载块的第二侧面的两端分别设有定位销Ⅴ，所述Ⅰ型加载块、Ⅱ型加载块和Ⅲ型加载块之间通过销孔与定位销Ⅴ的配合进行组装。

所述的一种用于局部加载的多功能压头装置，所述非加载块分为Ⅰ型非加载块、Ⅱ型非加载块和Ⅲ型非加载块，所述Ⅰ型非加载块、Ⅱ型非加载块和Ⅲ型非加载块上分别具有第一侧面和与第一侧面相背对的第二侧面，所述Ⅰ型非加载块的第一侧面的两端分别设有销孔；所述Ⅱ型非加载块的第二侧面的两端分别设有定位销Ⅴ；所述Ⅲ型非加载块的第一侧面的两端分别设有销孔，Ⅲ型非加载块的第二侧面的两端分别设有定位销Ⅴ，所述Ⅰ型非加载块、Ⅱ型非加载块和Ⅲ型非加载块之间通过销孔与定位销Ⅴ的配合进行组装。

所述的一种用于局部加载的多功能压头装置，所述非加载块与弹性垫厚度之和等于加载块的厚度。

所述的一种用于局部加载的多功能压头装置，所述受载板中定位孔与球型座上定位销配合后，定位销顶部与定位孔底部留有1mm间隙。

所述的一种用于局部加载的多功能压头装置，所述调节板中定位槽Ⅰ和Ⅱ与加载板上定位销Ⅰ和Ⅱ分别配合后，定位销Ⅰ和Ⅱ顶部与定位槽Ⅰ和Ⅱ底部分别留有1mm间隙；

所述调节板中定位槽Ⅰ和Ⅱ与非加载板上定位销Ⅲ和Ⅳ分别配合后，定位销Ⅲ和Ⅳ顶部与定位槽Ⅰ和Ⅱ底部分别留有1mm间隙。

所述的一种用于局部加载的多功能压头装置，所述受载板为钢板，受载板的一面为平面，试验时与载荷动力源相接触，受载板的另一面的中央位置设有定位孔。