試體製作儀器設備

製作大型人造試體之儀器設備需考量高壓荷重及排水因素，著重 於可提供高壓力之加載與反力系統，以及供試體壓密過程中排水之試 體模具設計。如照片 3. 1 所示，本設備就荷重加載系統、量測系統與 模具，詳述如下：

1. 荷重加載系統

荷重系統是由反力基座與反力樑構成，荷重系統擬提供 400 噸 之荷重。反力基座四角各以四支高拉力螺桿與國立交通大學土木結構 試驗室之一米厚強力地板(5000 psi)固定連結以提供反力，反力樑橫跨 於兩個反力基座之上。反力樑尺寸為長度 7.6 m、高 1 m、寬 0.1 m，

反力樑中央段焊有加勁板並懸吊固定油壓千斤，樑的兩端以反力加勁 帽板透過高拉力鋼筋與反力基座相連結固定。

荷重系統包括一個可提供推力 400 噸千斤頂，兩條 15m 長之兩 端為快速接頭的油管，及一台提供加壓之電動油壓泵浦機。油壓泵浦 機與油壓千斤頂各有進油與出油口，可進行往覆加減載重，試驗進行 時可控制電動油壓泵浦機提供穩定之加載。相關電動油壓泵浦機與油 壓千斤頂之規格敘述如下：

(1) 5HP 電動油壓泵浦：提供油壓千斤頂之壓力來源，如照片 3.

2 (a)所示。

型號: Simplex PEM6047 馬力: 5HP 220V 3 相 60Hz 工作壓力: 700 kg/cm2

吐出量: 2000 psi / 650cu. In / 10000 psi / 175cu. in

3P/4W 雙動手控控制閥，具有真空吸力裝置，可輔助千斤頂 快速回縮

油箱容量：10 加侖

(2) 400 噸雙動型實心式油壓千斤頂：採用 400 噸(U.S.制單位)雙 動型實心式油壓千斤頂(照片 3. 2(b))。其規格如下:

型號: RDA 4006

能力: 推力: 400 噸；拉力: 145 噸 本體高度: 458 mm

行徑: 155 mm 外缸徑: 365 mm 內缸徑: 270 mm 軸徑: 215 mm 2. 量測系統

量測系統包含量測設備與資料擷取設備，荷重計(Load cell)、位 移計(LVDT)與資料擷取系統之規格敘述如下：

荷重計：本研究採用 4MN 噸荷重計，其型號為 LC1C-400，

量測精度為 1000 N，用以測量製作試體之壓密應力。

位移計：觀察試體沉陷量之位移計，可量測最大伸長量 200 mm，型號為 LRT-S-200B，量測精度為 0.1 mm。

資料擷取系統：量測系統皆為電子式量測儀器，可將量測之 物理量轉換成電壓訊號至資料擷取系統。資料擷取系統採用類比 /數位轉換器(NI PCI-6034E)，讀取精度為 16bits，共有 8 個電壓 輸出端。再利用電線傳輸數位資料轉換成電腦用訊號，以電纜線 接至電腦 COM 1 上，並藉由自行撰寫好的擷取程式(Lab View) 紀錄之，並且可立刻顯示於電腦螢幕上以隨時了解試驗情況。

3. 試體模具

如照片 3. 3(a)所示，試體模具是由四片鋼版及底部厚鋼版所組構 成，周圍四片鋼版藉由高強度螺絲與鋼底版固定，且對向鋼版間以高 強度螺桿進行束制。試體模具鋼材質為高強度結構鋼(steel model:

S45C)所製成，模具四周鋼版皆焊置加勁版以防模具承受高壓載重而 變形。如 3.1 節所規劃之試體尺寸，試體模具內部尺寸設計為長 600mm(Bs)，寬 300mm(L)，高 650mm(H)。

照片 3. 3 (b)所示，試體上部之加壓蓋板及下部導水板皆設計有導 水孔，以利試體壓密時能上下雙向排水。加壓蓋板與加載系統之間則 置有一球形座，以修正偏心所造成的影響。

Unit: cm Reaction Frame

High-pull Screw

Connected to Strong Floor Hydraulic Jack

Load Cell LVDT

Spherical Seats

Model Container

照片 3. 1 製作試體設備系統圖

(a)

(b)

照片 3. 2 (a) 5HP 電動油壓泵(b) 400 噸雙動型實心式油壓千斤頂

(a)

(b)

Model Container

Load Cell LVDT

Spherical Seats

Reinforcing Stell Wall Reference Beam Compression Load

Perforated Steel Plate Filter Paper

Nonwoven Geotextile

Specimen

70

30

Unit: cm

照片 3. 3 (a)量測設備與試體模具示意圖(b)試體模具照片