[实用新型]一种多功能三维可视结构界面的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种多功能三维可视结构界面的实验装置，包括反力框架，在所述反力框架内设有多介质实验模型，在多介质实验模型外设有可视边界罩，在多介质实验模型上端加装有柔性加载气囊和刚性加载平板，所述柔性加载气囊连接刚性加载平板，所述多介质实验模型通过多角度横向加载系统施加横向的荷载，所述刚性加载平板或柔性加载气囊通过反力框架上的竖向液压系统施加竖向的荷载，在多介质实验模型的介质内部、表面以及接触面上预埋测量传感器组件，本实用新型结构新颖，可以同时在简单和较复杂荷载条件下，测得结构体内及接触面上的应力—应变分布规律，解决了以往结构体内力及接触面应力分布难以测得的难题。

技术领域

本实用新型涉及模拟实验技术领域，具体为一种多功能三维可视结构界面的实验装置。

背景技术

在土木工程中，常常遇到土体与结构的相互作用问题。土与结构接触面力学特性研究一直是土木和岩土领域的重要课题之一，是解决土与结构相互作用的前提。由于研究涉及土力学和基础工程的多个方面，所以具有极大的难度。

由于受到结构的约束作用使得土与结构的交界处的力学特性与一般土体不同的区域称之为土与结构的接触面。土与结构系统在受力变形过程中，土体和结构之间发生了复杂的相互作用，结构对于土体的约束作用导致接触面的力学特性不同于其他区域土体的力学特性，同时接触面的力学响应对结构的受力变形也会造成重要影响。重大工程对土体与结构系统的变形控制要求相对较高，需要建立合理的方法加以计算分析与评价，以提高工程的设计水平。提高对土与结构接触面力学特性的认知水平和模拟能力是至关重要的。

正确地分析接触面上的受力变形机理和剪切破坏的发展,并进行合理的计算,对结构的安全是至关重要的。正是由于接触面在土工结构中扮演着重要的角色,已有的土与结构接触面实验研究多集中在二维加载条件下的接触面力学特性，实际工程中接触面的受载条件大多为三维的，即接触面的剪应力方向在剪切过程中不断变化，而针对粗粒土与较粗糙结构面的大型三维接触面的实验手段目前较为缺乏。土与结构接触面的变形的主要原因在于土体与结构之间的相对剪切。

随着研究的深入及大型建筑的兴建，常规的剪切仪尺寸有些偏小，并且加载及量测采集设备也不能满足要求。虽然近年来国内外学者在土与结构接触面力学特性的研究中取得了很多成果，但仍存在诸多问题有待进一步研究。首先，以往所进行的土与结构接触面实验，主要集中在粘土、砂土、粗粒土的研究上，且多以静力实验为主，动力实验比较少见。其次，当前国内对三维土与结构接触面的研究较少不够深入，并且对复杂应力路径下接触面附近土体的力学特性、切向法向祸合作用以及接触面微观破坏机理等方面的认识也不够明确。再次，对于当前较为常用的各种接触面单元参数的选取以及参数的影响程度有待于进一步研究，同时当前数值计算中可选择的土与结构接触面动力本构模型较少，且土与结构接触面在动力作用下的力学特性研究也不够充分。最后就是对于接触面厚度的确定还应进一步研究。

如土木工程、岩土工程、桥梁工程、水利工程、矿业工程中的建筑物、构筑物，在上部结构、下部基础与地基的相互作用下，需要解决结构体内力及接触面应力分布难以测得的难题。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种多功能三维可视结构界面的实验装置及其方法，可以同时在简单静力和较复杂的动力荷载条件下，测得结构体内及接触面上的应力—应变分布规律，同时边界加载针对不同类型的岩土体具有刚性与柔性两种加载方式，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多功能三维可视结构界面的实验装置，包括反力框架，在所述反力框架内设有多介质实验模型，其特征在于，在多介质实验模型外设有可视边界罩，在多介质实验模型上端加装有柔性加载气囊和刚性加载平板，所述柔性加载气囊连接刚性加载平板，所述多介质实验模型通过多角度横向加载系统施加横向的荷载，所述刚性加载平板或柔性加载气囊通过反力框架上的竖向液压系统施加竖向的荷载，在多介质实验模型的介质内部、表面以及接触面上预埋测量传感器组件。