CN102507347A - 一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置 - Google Patents

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张旭东
周一勤
周琪
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Abstract

本发明涉及一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置，包括压力盒、挂钩、挂杆、弹簧秤、堆载平台和应力应变计，压力盒固定埋设在隧道防水层和二次衬砌混凝土之间，挂钩固定在二次衬砌混凝土上，挂杆与挂钩相连，挂杆通过弹簧秤与堆载平台相连，应力应变计安装在二次衬砌混凝土的表面，通过对堆载平台的逐级加载得到各个仪器的数据，将实测值跟理论计算值做比较，通过线性曲线来说明二次衬砌混凝土的承载能力。本发明可以有效试验检测隧道二次衬砌混凝土结构的承载能力，是一种无损试验检测装置，既不破坏原有隧道二次衬砌混凝土结构又能给设计、施工和工程竣工验收提供重要的科学依据。

Description

一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置
技术领域
本发明涉及隧道二次衬砌混凝土的质量控制领域，特别是涉及一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置。
背景技术
目前，在公路、铁路、市政、水利等工程中，隧道是一种普遍的结构，二次衬砌混凝土结构是隧道的主体结构，现在二次衬砌混凝土结构常规设计方法是采用类比法进行设计，再通过理论计算复核或通过室内模型试验验证，但由于地质情况十分复杂，隧道围岩变化频繁，理论计算或室内模型的地质参数难以准确确定，导致理论计算或室内模型的试验结果与实际情况出入很大，不能反映工程的实际。同时，隧道初期支护和二次衬砌混凝土现场浇筑的施工质量也难以保证，正是由于目前没有在现场对隧道二次衬砌混凝土结构进行有效的承载力试验的装置，无法检测其承载能力，一般的设计都比较保守，造成了巨大的浪费。在质量检验验收时，不能检测其承载力，一旦施工完成，如有质量问题也无法发现，安全隐患不能排除，这也是目前隧道安全事故多发的主要原因之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置，利用本装置能有效试验检测隧道二次衬砌混凝土结构的承载能力，为设计、施工和工程验收提供重要的科学依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置，包括压力盒、挂钩、挂杆、弹簧秤、堆载平台和应力应变计，所述的压力盒固定埋设在隧道初期支护和二次衬砌混凝土之间，所述的挂钩固定在二次衬砌混凝土上，所述的挂杆与挂钩相连，所述的挂杆通过弹簧秤与堆载平台相连，所述的应力应变计安装在二次衬砌混凝土的表面。
所述的压力盒预先埋设有若干个，每个压力盒都通过导线连接到计算机上。
所述的应力应变计安装有若干个，每个应力应变计都通过导线连接到计算机上。
所述的挂钩在同一断面上左右各安装一个，且关于隧道二次衬砌混凝土轴线对称分布，所述的挂钩预埋断面至少为4个。
所述的挂钩由一块钢板和一个U形环组成，所述的U形环的两个支脚焊接在钢板的中间位置。
所述的挂杆由工字杆体和锁扣组成，所述的工字杆体的两端各分布有一个通孔，所述通孔的一侧有一个开口，所述的锁扣穿过开口下端的一个孔后通过螺栓与开口的上端相连。
所述的堆载平台由工字钢和钢板组成，所述的若干个H型钢纵横井字形焊接而成，再在其上侧焊接一块钢板，所述的上侧钢板的上表面沿着两条长边均匀安装有若干个吊环。
有益效果
本发明涉及一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置，利用本发明所述装置可以有效试验检测隧道二次衬砌混凝土结构的承载能力，是一种无损试验检测装置，既不破坏原有隧道二次衬砌混凝土结构又能给设计、施工和工程竣工验收提供重要的科学依据。
附图说明
图1是本发明所述的试验示意图；
图2是本发明所述的试验装置的布置图；
图3是本发明所述的挂钩的俯视图；
图4是本发明所述的挂钩的主视图；
图5是本发明所述的挂杆的主视图；
图6是本发明所述的挂杆的侧面视图；
图7是本发明所述的挂杆的A-A剖视图；
图8是本发明所述的堆载平台的俯视图；
图9是本发明所述的堆载平台的A向视图；
图10是本发明所述的H型钢纵横井字形堆载平台A-A剖视图；
图11是本发明所述的堆载平台的吊环示意图；
图12是本发明所述的静载荷试验图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1～12所示，本发明的实施方式涉及一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力试验装置，包括压力盒1、挂钩2、挂杆3、弹簧秤4、堆载平台5和应力应变计6，其特征在于，所述的压力盒1固定埋设在隧道初期支护和二次衬砌混凝土之间，所述的挂钩2固定在二次衬砌混凝土上，所述的挂杆3与挂钩2相连，所述的挂杆3通过弹簧秤4与堆载平台5相连，所述的应力应变计6安装在二次衬砌混凝土的表面，所述的压力盒1预先埋设有若干个，每个压力盒1都通过导线连接到计算机上，所述的应力应变计6安装有若干个，每个应力应变计6都通过导线连接到计算机上，所述的挂钩2在同一断面上左右各安装一个，且关于隧道二次衬砌混凝土轴线对称分布，所述挂钩的预埋断面至少为4个，所述的挂钩2由一块钢板和一个U形环组成，所述的U形环的两个支脚焊接在钢板的中间位置。所述的挂杆3由工字杆体3b和锁扣3a组成，所述的工字杆体3b的两端各分布有一个通孔，所述通孔的一侧有一个开口，所述的锁扣3a穿过开口下端的一个孔后通过螺栓与开口的上端相连。所述的堆载平台5由H型钢5b和钢板5c组成，所述的若干个H型钢5b纵横井字形焊接而成的结构，再在其上侧焊接一块钢板5c，所述的上侧钢板5c的上表面沿着两条长边均匀安装有若干个5a吊环。
实施例1
一条宽度为9～10米的双车道隧道，围岩类别为3级，在隧道初期支护完成后，根据隧道二次衬砌混凝土结构的试验检测频率，选取一段长度约为10米(一模板长度)的试验区域，预先将压力盒1固定埋设在隧道初期支护上，数量为40～60个，每一个压力盒1都通过导线连接到计算机上；二次衬砌混凝土开始施工时，预先将8～10个挂钩2固定埋设在隧道二次衬砌混凝土内；荷载试验时，选择二次衬砌混凝土表面测点，粘贴40～60个应力应变计6；将挂杆3、弹簧秤4、堆载平台5依次连接在挂钩2上；选用可行式车辆进行加载，加载时进行逐级加载，先由零载加至第一级荷载、卸载至零载；再由零载加至第二级荷载，卸至零载；直至所有荷载施加完毕，每次加载后待各弹簧秤的读数误差小于5％时再予以读数记录加载重量；每次加载稳定之后，通过计算机将读取压力盒1和应力应变计6的数据进行汇总；现场试验结束后，通过计算机计算二次衬砌结构加载试验应变或变形实测结果与理论值的比(η)，同时绘制实测值和理论分析计算的对照图表，评价二次衬砌承载能力。
实施例2
一条宽度为14～15米的三车道隧道，围岩类别为3级，在隧道初期支护完成后，根据隧道二次衬砌混凝土结构的试验检测频率，选取一段长度约为10米的试验区域，预先将压力盒1固定埋设在隧道初期支护上，数量为60～80个，每一个压力盒1都通过导线连接到计算机上；二次衬砌混凝土开始施工时，预先将10～14个挂钩2固定埋设在隧道二次衬砌混凝土内；荷载试验时，选择二次衬砌混凝土表面测点，粘贴60～80个应力应变计6；将挂杆3、弹簧秤4、堆载平台5依次连接在挂钩2上；选用重物堆载的方式进行加载，加载时进行逐级加载，先由零载加至第一级荷载、卸载至零载；再由零载加至第二级荷载，卸至零载；直至所有荷载施加完毕，每次加载后待各弹簧秤的读数误差小于5％时再予以读数记录加载重量；每次加载稳定之后，通过计算机将读取压力盒1和应力应变计6的数据进行汇总；现场试验结束后，通过计算机计算二次衬砌结构加载试验应变或变形实测结果与理论值的比(η)，同时绘制实测值和理论分析计算的对照图表，评价二次衬砌承载能力。

Claims (7)

1.一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，包括压力盒(1)、挂钩(2)、挂杆(3)、弹簧秤(4)、堆载平台(5)和应力应变计(6)，其特征在于，所述的压力盒(1)固定埋设在隧道初期支护和二次衬砌混凝土之间，所述的挂钩(2)固定在二次衬砌混凝土上，所述的挂杆(3)与挂钩(2)相连，所述的挂杆(3)通过弹簧秤(4)与堆载平台(5)相连，所述的应力应变计(6)安装在二次衬砌混凝土的表面。
2.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，其特征在于，所述的压力盒(1)预先埋设有若干个，每个压力盒(1)都通过导线连接到计算机上。
3.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，其特征在于，所述的应力应变计(6)安装有若干个，每个应力应变计(6)都通过导线连接到计算机上。
4.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，其特征在于，所述的挂钩(2)在同一断面上左右各安装一个，且关于隧道二次衬砌混凝土轴线对称分布，所述的挂钩(2)的预埋断面至少为4个。
5.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，其特征在于，所述的挂钩(2)由一块钢板和一个U形环组成，所述的U形环的两个支脚焊接在钢板的中间位置。
6.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，其特征在于，所述的挂杆(3)由H型钢杆体(3b)和锁扣(3a)组成，所述的H型钢杆体(3b)的两端各分布有一个通孔，所述通孔的一侧有一个开口，所述的锁扣(3a)穿过开口下端的一个孔后通过螺栓与开口的上端相连。
7.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌混凝土结构承载能力的试验装置，其特征在于，所述的堆载平台(5)由H型钢(5b)和钢板(5b)组成，所述的若干个H型钢(5b)纵横井字形焊接而成，再在其上侧焊接一块钢板(5c)，所述的上侧钢板(5b)的上表面沿着两条长边均匀安装有若干个(5a)吊环。
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