CN104634647B - 一种隧道模型实验三维加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种隧道模型实验三维加载装置，包括反力架、加载千斤顶、第一加载块和第二加载块；第一加载块设在反力架内；第二加载块设在第一加载块上；加载千斤顶设在反力架与第一加载块、第二加载块之间；由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过加载装置自身形状与模型的自动适应，能使模型边界上的应力处于三维状态，克服了传统加载装置在边界处难以实现真实三维应力的难题，填补目前该领域的空白，为隧道工程研究与设计提供有力支持。

Description

一种隧道模型实验三维加载装置
技术领域
本发明涉及轨道技术领域，尤其涉及一种隧道模型实验三维加载装置。
背景技术
室内相似模型试验是隧道工程研究领域的常用手段，模型试验通常是在模型试验台架上进行。为了能模拟隧道围岩和衬砌在荷载作用下的变形与破坏规律，以及围岩支护相互作用关系，试验中通常需要进行加载，目前，基于平面应变假设前提下的二维加载比较常见，三维加载装置比较少，且在模型边界上很难实现真正的三维应力状态。随着隧道专业研究的逐渐深入和工程精细化设计要求的日益提高，对模型试验加载形式和精度都提出了更高的要求。
发明内容
本发明实施例主要针对目前试验中三维应力难以施加或施加困难的难题，为今后隧道工程的科研与设计工作提供实验参考。
本发明实施例提供了一种隧道模型实验三维加载装置，包括反力架、加载千斤顶、第一加载块和第二加载块；所述第一加载块设在所述反力架内；所述第二加载块设在所述第一加载块上；所述加载千斤顶设在所述反力架与所述第一加载块、所述第二加载块之间。
进一步地，所述加载千斤顶与所述第一加载块、所述第二加载块之间还设有加载垫片。
进一步地，所述反力架包括主受力架、连接横撑和固定槽；所述连接横撑设在所述主受力架上；所述固定槽设在所述主受力架和所述连接横撑的连接处。
进一步地，所述第一加载块包括第一加载块主体、第一滑块槽、第二滑块槽、第一滑块、第一弹簧、第二滑块、第二弹簧和第一连接键；所述第一滑块槽设在所述第一加载块主体的第一端；所述第一滑块设在所述第一滑块槽内；所述第一弹簧设在所述第一滑块与所述第一滑块槽的底部之间；所述第二滑块槽设在所述第一加载块主体的第二端侧面；所述第二滑块设在所述第二滑块槽内；所述第二弹簧设在所述第二滑块与所述第二滑块槽的底部之间；所述第一连接键的第一端连接所述第一载块主体的第二端。
进一步地，所述第二加载块包括连接块、连接槽和第二连接键；所述连接槽的第一端连接所述连接块的第一端；所述第二连接键的第一端连接所述连接块的第二端。
进一步地，所述第二连接键插入所述第二滑块槽内并与所述第二滑块接触。
进一步地，所述第一加载块主体的第一端对称设有数个第一滑块槽；所述第一加载块主体的第二端的侧面对称设有数个第二滑块槽；所述第一加载块主体的第二端对称设有数个第一连接键。
进一步地，所述数个第一加载块主体首尾相连；其中，一个第一加载块主体的第一连接键插入另一个第一加载块主体的第一滑槽内，所述一个第一加载块主体的第一连接键与所述另一个第一加载块主体的第一滑块接触。
进一步地，所述数个第二加载块主体首尾相连，其中，一个第二加载块主体的连接块的第三端连接另一个第二加载块主体的连接槽的第二端。
进一步地，所述反力架的横向、纵向和轴向的结构相同。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过加载装置自身形状与模型的自动适应，能使模型边界上的应力处于三维状态，克服了传统加载装置在边界处难以实现真实三维应力的难题，填补目前该领域的空白，为隧道工程研究与设计提供有力支持。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种隧道模型实验三维加载装置的结构图；
图2为本发明实施例一提供的第二加载块正面的结构图；
图3为本发明实施例一提供的第二加载块俯视的结构图；
图4为本发明实施例一提供的反力架的结构图；
图5为本发明实施例一提供的第一加载块的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其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。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
为了解决上述现有技术的缺点，本发明实施例设计了一种隧道模型实验三维加载装置，隧道模型实验三维加载装置的结构图如图1所示，包括反力架1、加载千斤顶3、第一加载块4和第二加载块5；第一加载块4设在反力架1内；第二加载块5设在第一加载块4上；加载千斤顶3设在反力架1与第一加载块4、第二加载块5之间。
在优选方案中，加载千斤顶3与第一加载块4、第二加载块5之间还设有加载垫片6。
在优选方案中，反力架1包括主受力架9、连接横撑11和固定槽10；连接横撑11设在主受力架9上；固定槽10设在主受力架9和连接横撑11的连接处。
在优选方案中，第一加载块4包括第一加载块主体20、第一滑块槽21、第二滑块槽22、第一滑块12、第一弹簧13、第二滑块15、第二弹簧14和第一连接键16；第一滑块槽21设在第一加载块主体20的第一端；第一滑块12安装在第一滑块槽21内；第一弹簧13安装在第一滑块12与第一滑块槽21的底部之间；第二滑块槽22设在第一加载块主体20的第二端侧面；第二滑块15安装在第二滑块槽22内；第二弹簧14安装在第二滑块15与第二滑块槽22的底部之间；第一连接键16的第一端连接第一加载块主体20的第二端。
在优选方案中，第二加载块5包括连接块7、连接槽8和第二连接键2；连接槽8的第一端连接连接块7的第一端；第二连接键2的第一端连接连接块7的第二端。
在优选方案中，第二连接键2插入第二滑块槽22内并与第二滑块15接触。
在优选方案中，第一加载块主体4的第一端对称设有数个第一滑块槽21；第一加载块主体4的第二端的侧面对称设有数个第二滑块槽22；第一加载块主体4的第二端对称设有数个第一连接键16。
在优选方案中，第一加载块主体4上的第一滑块槽21、第二滑块槽22、第一滑块12、第一弹簧13、第二滑块15、第二弹簧14和第一连接键16的个数均至少为2个。
在优选方案中，四个第一加载块主体4首尾相连；其中，一个第一加载块主体4的第一连接键16插入另一个第一加载块主体4的第一滑槽21内，一个第一加载块主体5的第一连接键16与另一个第一加载块主体4的第一滑块12接触；第一加载块主体4至少为四个。
在优选方案中，四个第二加载块主体5首尾相连，其中，一个第二加载块主体的连接块的第三端连接另一个第二加载块主体的连接槽的第二端；第二加载块主体5至少为四个。
在优选方案中，反力架1的横向、纵向和轴向的结构相同。
在优选方案中，连接横撑的个数至少为12个。
在优选方案中，加载千斤顶和加载垫片的个数至少为24个。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过加载装置自身形状与模型的自动适应，能使模型边界上的应力处于三维状态，克服了传统加载装置在边界处难以实现真实三维应力的难题，填补目前该领域的空白，为隧道工程研究与设计提供有力支持。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本领域技术人员应能理解，图1仅为简明起见而示出的隧道模型实验三维加载装置，但这种省略无疑是以不会影响对发明实施例进行清楚、充分的公开为前提的。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种隧道模型实验三维加载装置，其特征在于包括反力架、加载千斤顶、第一加载块和第二加载块；
所述第一加载块设在所述反力架内；
所述第二加载块设在所述第一加载块上；
所述加载千斤顶设在所述反力架与所述第一加载块、所述第二加载块之间；
所述加载千斤顶与所述第一加载块、所述第二加载块之间还设有加载垫片；
所述反力架包括主受力架、连接横撑和固定槽；
所述连接横撑设在所述主受力架上；
所述固定槽设在所述主受力架和所述连接横撑的连接处；
所述第一加载块包括第一加载块主体、第一滑块槽、第二滑块槽、第一滑块、第一弹簧、第二滑块、第二弹簧和第一连接键；
所述第一滑块槽设在所述第一加载块主体的第一端；
所述第一滑块设在所述第一滑块槽内；
所述第一弹簧设在所述第一滑块与所述第一滑块槽的底部之间；
所述第二滑块槽设在所述第一加载块主体的第二端侧面；
所述第二滑块设在所述第二滑块槽内；
所述第二弹簧设在所述第二滑块与所述第二滑块槽的底部之间；
所述第一连接键的第一端连接所述第一加载块主体的第二端。
2.根据权利要求1所述的隧道模型实验三维加载装置，其特征在于所述第二加载块包括连接块、连接槽和第二连接键；所述连接槽的第一端连接所述连接块的第一端；所述第二连接键的第一端连接所述连接块的第二端。
3.根据权利要求2所述的隧道模型实验三维加载装置，其特征在于所述第二连接键插入所述第二滑块槽内并与所述第二滑块接触。
4.根据权利要求3所述的隧道模型实验三维加载装置，其特征在于所述第一加载块主体的第一端对称设有数个第一滑块槽；所述第一加载块主体的第二端的侧面对称设有数个第二滑块槽；所述第一加载块主体的第二端对称设有数个第一连接键。
5.根据权利要求4所述的隧道模型实验三维加载装置，其特征在于所述数个第一加载块主体首尾相连；其中，一个第一加载块主体的第一连接键插入另一个第一加载块主体的第一滑槽内，所述一个第一加载块主体的第一连接键与所述另一个第一加载块主体的第一滑块接触。
6.根据权利要求5所述的隧道模型实验三维加载装置，其特征在于所述数个第二加载块主体首尾相连，其中，一个第二加载块主体的连接块的第三端连接另一个第二加载块主体的连接槽的第二端。
7.根据权利要求5所述的隧道模型实验三维加载装置，其特征在于所述反力架的横向、纵向和轴向的结构相同。
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