[发明专利]一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种测定黄土‑混凝土接触面摩擦系数的装置及测定方法，其测定黄土‑混凝土接触面摩擦系数的装置包括外框架，外框架内具有两个相对设置的盛土容具，待测定混凝土试块夹持在两个盛土容具之间，盛土容具滑动设置在外框架内，外框架上安装有调节螺杆，调节螺杆的一端安装有压力传感器，压力传感器的测量端安装在盛土容具上，其测定方法包括步骤：一、获取参数；二、测定准备；三、固定测定试块并施加载荷；四、计算黄土‑混凝土接触面摩擦系数。本发明填补了目前测定黄土‑混凝土接触面摩擦系数装置的空白，能够准确得到摩擦系数，且测定方法步骤简单、设计合理、实用性强。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置及测定方法。

背景技术

随着我国西部地区城市地下空间开发利用的加快发展，黄土地区地铁工程日益增多。黄土具有柱状节理、大孔隙弱胶结的特殊结构性及对水的特殊敏感性，使得在黄土地区修建地铁工程时存在较高的地震破坏风险。在开展黄土场地条件下地铁车站的抗震研究时，可借助数值模拟软件进行地铁车站地震反应规律与破坏特征的分析，由于地铁车站埋置于黄土场地中，在地铁车站地震反应数值模拟中，应考虑地震作用下黄土与地铁车站之间强烈的碰撞、摩擦等动力相互作用问题，需要输入包括黄土与混凝土接触面摩擦系数在内的接触特性参数。目前在摩擦系数测定中，针对黄土与混凝土接触面摩擦系数的测定装置和测定方法属于空白。

采用ABAQUS软件的接触面模型模拟黄土-地铁车站的动力相互作用时，使用罚函数Penal ty模拟接触面间法向闭合与分离机制，基于粘结-滑移理论模拟接触面间切向摩擦与滑移机制。为此，设计测定黄土与混凝土接触面摩擦系数的装置，对不同接触条件下黄土-混凝土接触面摩擦系数的变化规律开展系统研究，为不同工况下黄土场地-地铁车站接触面模型的摩擦系数取值提供可靠依据，同时为地铁车站地震破坏机理的研究打下有利基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置。该装置通过将待测定混凝土试块夹持在两个待测定黄土试块之间，采用待测定黄土试块对待测定混凝土试块的挤压来模拟地下黄土对地铁车站混凝土的作用来测定黄土-混凝土接触面的摩擦系数，且利用调节螺杆带动待测定黄土试块对待测定混凝土试块作用正压力，压力传感器实时采集所施加的正压力值，不仅操作简便，还可根据实际需求及时调整正压力的取值，同时，用于放置待测定黄土试块的盛土容具滑动安装在外框架内，便于待测定黄土试块对待测定混凝土试块的挤压。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置，其特征在于：包括外框架，外框架内具有两个相对设置且用于放置待测定黄土试块的盛土容具，待测定混凝土试块夹持在两个所述盛土容具之间且与待测定黄土试块面接触，所述盛土容具滑动设置在外框架内，所述外框架上安装有用于带动所述盛土容具滑动的调节螺杆，所述调节螺杆上安装有锁紧螺母，所述调节螺杆的一端安装有压力传感器，所述压力传感器的测量端抵接在所述盛土容具上。

上述一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置，其特征在于：所述外框架内设置有滑道，所述滑道具有放置所述盛土容具的阶梯台，所述盛土容具上设置有滑块，所述滑块具有与阶梯台相配合的凸沿。

上述一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置，其特征在于：所述调节螺杆的一端通过支撑盘安装在所述压力传感器上，所述支撑盘的中心位置开设有供调节螺杆穿过的顶紧孔。

上述一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置，其特征在于：所述待测定混凝土试块上放置有加载垫块。

上述一种测定黄土-混凝土接触面摩擦系数的装置，其特征在于：所述外框架由依次连接的四块安装板组成。

同时，本发明还公开了一种步骤简单、实施方便、能够为黄土与地铁车站动力接触的地震反应数值分析提供准确数据的黄土-混凝土接触面摩擦系数的测定方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：