通過特殊試驗仔細評估沿試驗池側壁產(chǎn)生的摩擦力,其中試驗管橫向移動的滑動機構承受測量的水平荷載,同時測量滑動的橫向阻力。在這些測試中,觸覺壓力傳感器被用來測量垂直于盒子內(nèi)側的力。通過將法向力乘以tan 8SB,將這些力轉(zhuǎn)換為水平阻力,其中8SB是土壤與盒子內(nèi)部的Formica和玻璃表面之間的界面摩擦角。用60×60mm直剪儀測試表明,8SB約為25° 用于測試砂與福米卡和玻璃之間的界面。從外部測力傳感器測得的水平力中減去管壁摩擦力,以提供管道上的實際橫向力。一般而言,峰值水平荷載下端部剪切效應的修正值小于實測橫向荷載的6%。
結論
在存在土壤-結構相互作用剪力的情況下,使用觸覺壓力傳感器將導致傳感器損壞或法向應力讀數(shù)不準確。一個保護系統(tǒng),其中包括兩層特氟隆被發(fā)現(xiàn),以保護傳感器和大大減少剪切應力對傳感器測量的影響。
試驗結果表明,當壓力超過傳感器壓力上限的15%時,傳感器測量值在加載60~120s后施加壓力的10%以內(nèi)。這項研究的結果證實了其他研究者的發(fā)現(xiàn)(如Paikowsky和Hajduk 1997),即當壓力水平小于最大壓力范圍的15%時,測量不準確度增加。
與傳統(tǒng)的土壤應力傳感器相比,觸覺壓力傳感器的測量精度更高。觸覺壓力傳感器通過在相對較大的表面上提供分布式應力測量并適應傳統(tǒng)應力傳感器不可能實現(xiàn)的各種表面幾何形狀,具有額外的優(yōu)點。
傳感器測量的蠕變在加載后大約120 s開始。對于較長測量持續(xù)時間的傳感器響應,其特征在于傳統(tǒng)的蠕變方程,其中測量壓力的增量等于蠕變系數(shù)和對數(shù)時間變化的乘積。隨著時間的推移,應從測量壓力中減去該表觀壓力,以估計實際施加的壓力。
二維土-結構相互作用試驗是用觸覺壓力傳感器包裹在埋在沙土中并側向位移的管道上進行的。由傳感器數(shù)據(jù)生成的P-y曲線與由施加荷載的獨立測量得出的曲線比較良好。本文提供了從傳感器測量中解析管道上的法向應力以及確定管道上的水平力的方法。
基于本研究所獲得的試驗結果,觸覺式壓力傳感器具有適當?shù)木群屯ㄓ眯裕捎糜诖笮蛯嶒炇液屯?結構相互作用離心試驗中法向應力的可靠測量。但是,必須注意消除或減輕傳遞到傳感器表面的剪切應力,并考慮時間-基于本研究所獲得的試驗結果,觸覺式壓力傳感器具有適當?shù)木群屯ㄓ眯,可用于大型實驗室和?結構相互作用離心試驗中法向應力的可靠測量。但是,必須注意消除或減輕傳遞到傳感器表面的剪切應力,并考慮傳感器對施加壓力的時間依賴性響應。
致謝
這項工作主要是由喬治E。國家科學基金會Brown Jr.NEES項目,批準號CMS-0421142。本材料中表達的任何觀點、發(fā)現(xiàn)和結論或建議均為作者的觀點、發(fā)現(xiàn)和結論或建議,不一定反映國家科學基金會的觀點。這個項目是一個合作項目的一部分,包括康奈爾大學的全尺寸埋管試驗和倫斯勒的配套離心試驗。作者感謝康奈爾大學土木基礎設施實驗室的Tim Bond先生和John Davis先生,以及康奈爾大學NEES設備現(xiàn)場的Joe Chipalowsky先生和Qinge Ma女士,感謝他們在測試設置和執(zhí)行過程中提供的寶貴幫助。作者還承認康奈爾大學的博士學位。候選人耶利米·杰澤斯基感謝他在傳感器測試中的協(xié)助。