CN103575528A - 一种自平衡反力核心筒及盾构管片试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自平衡反力核心筒，该核心筒是由上覆板、竖梁、上环箍、中环箍和下环箍组成；多根竖梁沿着一个圆周间隔排列，围成一个圆桶；上覆板是一个内部中空的环板，上覆板位于多根竖梁围成圆桶的顶部；上环箍呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的上部；中环箍呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的中部；下环箍呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的下部；上覆板、上环箍、中环箍和下环箍通过焊接与竖梁连接。本发明的核心筒采用上中下三个环箍，有效地提高了整个自平衡反力核心筒的强度，尤其提高了承受径向平衡力的能力。

Description

一种自平衡反力核心筒及盾构管片试验机

技术领域

本发明涉及盾构施工机械技术领域，尤其涉及一种自平衡反力核心筒及盾构管片试验机。

背景技术

加载系统是盾构管片试验机的重要组成部分。现有技术的加载系统通常由自平衡反力核心筒、加载油缸定位体系、油缸施力体系、试件垫梁和加载梁体系及轴向力加载体系等组成，作用是模拟连续分布的水土压力、地层抗力和地面超载等荷载。加载系统是盾构管片试验机最重要的基础系统，其组成结构是盾构管片试验机的主体结构。

自平衡反力核心筒是试验机加载系统的子系统，是试验机主体结构中各机构的设计基准。现有技术中的自平衡反力核心筒存在强度不够，尤其承受径向平衡力的能力较差的缺点。

因此，希望有一种自平衡反力核心筒来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。  

发明内容

本发明的目的在于提供一种自平衡反力核心筒来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

本发明采用如下技术方案：

本发明的自平衡反力核心筒是由上覆板、竖梁、上环箍、中环箍和下环箍组成；多根竖梁具有相同的形状与尺寸，并且沿着一个圆周间隔排列，围成一个圆桶状；上覆板是一个内部中空的环板，上覆板位于多根竖梁围成圆桶的顶部；上环箍呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的上部；中环箍呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的中部；下环箍呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的下部；上覆板、上环箍、中环箍和下环箍通过焊接与竖梁连接。

上覆板的直径大于多根竖梁组成圆桶的直径，上覆板为钢板，厚度大于等于10mm。

竖梁为钢包混凝土结构，自平衡反力核心筒由12根竖梁绕轴心按30度角排列组合而成，每两个竖梁之间留有间隙。

上环箍、中环箍和下环箍由切割成梯形的工字钢焊接而成。

上环箍、中环箍和下环箍由切割成梯形的30号工字钢焊接而成。

竖梁的横截面为外宽内窄的梯形。

自平衡反力核心筒的横截面形状为一个内接于一个圆的正多边形。

所述圆的半径为598mm，所述正多边形为十二边形。

本发明的盾构管片试验机包括如前所述的自平衡反力核心筒。下环箍以角焊缝形式焊接至盾构管片的试验机底座。

本发明的积极效果如下：

本发明的自平衡反力核心筒简单经济，采用上中下三个环箍，有效地提高了整个自平衡反力核心筒的强度，尤其承受径向平衡力的能力。

附图说明

图1是本发明的自平衡反力核心筒的主视图。

图2是本发明的自平衡反力核心筒的竖梁的俯视图。

图3是本发明的自平衡反力核心筒的环箍的俯视图。。

图4是本发明的自平衡反力核心筒的立体图。

    1上覆板、2竖梁、3上环箍、4中环箍、5下环箍。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、  “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

自平衡反力核心筒的作用主要如下：

1、提供液压油缸支反力；

2、提供液压油缸竖向滑动和定位平台；以及

3、为油路系统及液压控制硬件提供放置空间。

因此，自平衡反力核心筒的高度尺寸应满足试验机液压油缸施力尺寸设计要求，内外径设计应满足液压控制系统硬件放置及实验操作所需空间设计要求。

图1所示的反力核心筒采用钢筋混凝土竖梁组成的束筒空腹式结构，并在竖梁束筒上中下三个位置设置三层工字钢环箍固定，能够承受较大的施加于筒体的径向平衡力作用。具体而言，所述自平衡反力核心筒包括：上覆板1，十二根竖梁2及上环箍3、中环箍4和下环箍5。其中，所述上覆板和三个环箍焊接至所述竖梁。

上覆板1位于所述核心筒的顶部处。有利的是，所述上覆板为承重钢板（例如中厚承重钢板，如厚度在8-12毫米，更具体地，设置为10毫米），用于为油缸回旋提升子系统提供工作平台。

十二根竖梁具有相同的形状与尺寸，并且沿着一个圆周间隔排列。所述竖梁的数量不限于12根，也可以为其他适当的数量（例如10根、6根、18根等等）。所述十二根竖梁的排列使得所述自平衡反力核心筒的横截面形状为一个内接于一个圆的正多边形。优选的是，所述圆的半径为598mm，所述正多边形为十二边形。

三个环箍分别为上环箍、中环箍以及下环箍。所述上环箍设置在所述多根竖梁的圆周外侧的上部处。所述上环箍设置在所述多根竖梁的圆周外侧的中部处。所述上环箍设置在所述多根竖梁的圆周外侧的下部。

有利的是，所述环箍由切割成梯形工字钢焊接而成。为了提高强度，所述由两层切割成梯形的30号工字钢焊接而成。

本发明还提供一种盾构管片试验机，所述盾构管片试验机包括如上所述的自平衡反力核心筒。

优选地，所述下环箍以角焊缝形式焊接至所述盾构管片的试验机底座。

本发明的自平衡反力核心筒采用上中下三个环箍，有效地提高了整个自平衡反力核心筒的强度，尤其提高了承受径向平衡力的能力。

本发明的反力核心筒的安装步骤如下：

反力核心筒是为整个试验机提供支反力的结构，对装配精度要求较高。综合考虑装配工序的安全性、便利性及可行性。 

1制作下环箍

下环箍采用打坡口对焊工艺。

2下环箍焊接至试验机底座

下环箍在现场采用角焊缝形式焊接至试验机底座

3安装竖梁

将竖梁依次焊接到下环箍上，焊接过程中及焊接后需采用辅助措施保证竖梁的稳定性，防止竖梁倾覆。每根竖梁点焊后，测量竖梁装配尺寸，及时调整竖梁位置，保证装配精确度。

4在竖梁上装配中环箍

为保证中环箍装配质量，需要将中环箍在工厂加工成特定形状后进行现场装配，以便能够在竖梁间隙处进行环箍焊接，保证对焊质量。

    将第一块中环箍零件定位并焊接至竖梁上（即第一次操作）后，将第二块中环箍零件紧邻第一块焊接到竖梁上（即第二次操作），然后在竖梁间隙处对两个零件进行对焊操作（即第三次操作）。依次重复上述步骤，直至中环箍焊接完毕。

5在竖梁上装配上环箍和上覆板

上环箍装配步骤同中环箍，上覆板装配较为简单，即将上覆板内环焊接至竖梁顶端内壁上，外环焊接至上环箍外环处。

6 注意事项

1、竖梁装配操作时应增设辅助设施，防止竖梁倾覆事故的发生；

2、中环箍、上环箍及上覆板装配需要登高作业，注意人员安全和用电安全；

3、由于反力核心筒是提供试验机支反力的关键性部件，要求装配达到精度要求，焊缝也应增加相应的检测手段进行检验；

4、严格按照国家安全生产规定进行装配作业，防止安全事故的发生；

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自平衡反力核心筒，其特征在于：该自平衡反力核心筒是由上覆板（1）、竖梁（2）、上环箍（3）、中环箍（4）和下环箍（5）组成；多根竖梁（2）具有相同的形状与尺寸，并且沿着一个圆周间隔排列，围成一个圆桶状；上覆板（1）是一个内部中空的环板，上覆板（1）位于多根竖梁（2）围成圆桶的顶部；上环箍（3）呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的上部；中环箍（4）呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的中部；下环箍（5）呈圆环状，套在竖梁的圆周外侧的下部；上覆板（1）、上环箍（3）、中环箍（4）和下环箍（5）通过焊接与竖梁（2）连接。

2.如权利要求1所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：上覆板（1）的直径大于多根竖梁（2）组成圆桶的直径，上覆板（1）为钢板，厚度大于等于10mm。

3.如权利要求1所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：竖梁（2）为钢包混凝土结构，自平衡反力核心筒由12根竖梁（2）绕轴心按30度角排列组合而成，每两个竖梁（2）之间留有间隙。

4.如权利要求1所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：上环箍（3）、中环箍（4）和下环箍（5）由切割成梯形的工字钢焊接而成。

5.如权利要求1所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：上环箍（3）、中环箍（4）和下环箍（5）由切割成梯形的30号工字钢焊接而成。

6.如权利要求1所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：竖梁（2）的横截面为外宽内窄的梯形。

7.如权利要求1所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：自平衡反力核心筒的横截面形状为一个内接于一个圆的正多边形。

8.如权利要求7所述的自平衡反力核心筒，其特征在于：所述圆的半径为598mm，所述正多边形为十二边形。

9.一种盾构管片试验机，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的自平衡反力核心筒。

10.如权利要求9所述的盾构管片试验机，其特征在于，下环箍（5）以角焊缝形式焊接至盾构管片的试验机底座。

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