CN105890997A - 盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架 - Google Patents

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马庆松
秦会来
油新华
张伟
平洋
张清林
许国光
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Abstract

本发明公开了盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，其包括环向桁架结构及竖向拼接点，环向桁架结构由外圈桁架结构及内圈桁架结构组成；环向桁架结构包括上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构，其由立柱、腹杆、弦杆及横梁拼接而成；弦杆焊接在相邻的立柱之间，腹杆及横梁设置在平行的弦杆之间；试验时，三环叠加的盾构管片设置在加载框架的内侧，设置在加载框架上的液压油缸为盾构管片施加载荷。本发明提供的盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，结构合理，拼接方便，可适用于不同尺寸规格三环叠加的盾构管片的力学性能试验，提高了试验效率，节约了试验成本。

Description

盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架。
背景技术
目前，盾构法施工技术广泛应用于地铁区间隧道建设，盾构管片不仅是隧道的关键结构，也是影响隧道工程造价的一个重要因素，盾构管片的工程造价约占地铁隧道土建施工总造价的30%～45%。
盾构管片力学性能试验机是模拟盾构管片在工作状态或极限状态下，其力学性能的综合研究平台。盾构管片力学性能试验机模拟连续分布的水土压力、地层抗力、地面超载和施工荷载等情况，试验评价盾构管片的设计水平的优劣。其中，加载框架是盾构管片力学性能试验机的重要组成部分，其关系到模拟载荷的加载水平。
现有的加载框架，结构复杂，其大多分布在盾构管片的内部，且只能实现单环盾构管片的性能研究试验，给盾构管片力学性能研究带来诸多不便。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供了盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，结构合理，拼接方便，可适用于不同尺寸规格三环叠加的盾构管片的力学性能试验，提高了试验效率，节约了试验成本。
本发明的技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供的盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，包括环向桁架结构及竖向拼接点，环向桁架结构由外圈桁架结构及内圈桁架结构组成。
环向桁架结构包括上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构，其由立柱、腹杆、弦杆及横梁拼接而成；弦杆焊接在相邻的立柱之间，腹杆及横梁设置在平行的弦杆之间；试验时，三环叠加的盾构管片设置在加载框架的内侧，设置在加载框架上的液压油缸为盾构管片施加载荷。
进一步地，所述外圈桁架结构与内圈桁架结构的平面形状为正十二边形；所述施加载荷的液压油缸设置在环向桁架结构相邻边的交点处。
进一步地，所述立柱包括外侧立柱、内侧立柱，其为格构柱；外侧立柱、弦杆连接形成外圈桁架结构，内侧立柱、弦杆焊接形成内圈桁架结构。
进一步地，所述腹杆包括斜腹杆及竖腹杆，其为方钢管；竖腹杆设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的交点处；斜腹杆设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应边之间。
进一步地，所述上环桁架结构对应边的弦杆上设置有1～2个横向拼接点，中环桁架结构及下环桁架结构对应边的弦杆上间隔设置有1个横向拼接点；所述横梁设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的横向拼接点之间。
进一步地，所述横向拼接点处设置有拉杆，拉杆交叉固定在外圈桁架结构与内圈桁架结构之间。
进一步地，所述竖向拼接点设置在上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构对应的外圈桁架结构上。
进一步地，所述弦杆为H型钢。
进一步地，所述横向拼接点由高强度螺栓固定，其终拧扭矩不应小于520N·m。
本发明有益效果：
本发明提供的盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，结构合理，拼接方便，可适用于不同尺寸规格三环叠加的盾构管片的力学性能试验，提高了试验效率，节约了试验成本。
附图说明
图1是本发明加载框架的俯视图；
图2是图1中1-1方向视图；
图3是中环桁架结构、下环桁架结构俯视图；
图4是环向桁架结构边长拼接示意图（含2个横向拼接点）；
图5是环向桁架结构边长拼接示意图（含1个横向拼接点）；
图6是环向桁架结构边长拼接示意图（不含横向拼接点）；
图7是图2中Ⅰ处局部放大图；
图8是图2中Ⅱ处局部放大图；
图9是图7的左视图；
图10是图7的俯视图；
图11是横向拼接点连接俯视图；
图12是本发明第二个实施例对应的加载框架的俯视图；
图13是本发明第三个实施例对应的加载框架的俯视图。
其中：
1.外侧立柱；2.内侧立柱；3.弦杆；4.横梁；5.斜腹杆；6.竖腹杆；7.拉杆；8.横向拼接点；9.竖向拼接点；10.液压油缸；11.盾构管片；12.伸臂；13.角点柱；14.横向固定螺栓。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架进行详细说明：
图1为本发明的俯视图，图2是图1中1-1方向视图，盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架包括环向桁架结构及竖向拼接点9，环向桁架结构由外圈桁架结构及内圈桁架结构组成；所述外圈桁架结构与内圈桁架结构的平面形状为正十二边形；所述施加载荷的液压油缸10设置在环向桁架结构相邻边的交点处。
试验时，三环叠加的盾构管片11设置在加载框架的内侧，设置在加载框架上的液压油缸10为盾构管片11施加载荷。
环向桁架结构包括上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构。图4-6是环向桁架结构边长拼接示意图，其由立柱、腹杆、弦杆3及横梁4拼接而成；弦杆3为H型钢，其焊接在相邻的立柱之间，腹杆及横梁4设置在平行的弦杆3之间。
所述立柱包括外侧立柱1、内侧立柱2，其为格构柱；外侧立柱1、弦杆3连接形成外圈桁架结构，内侧立柱2、弦杆3焊接形成内圈桁架结构。
所述腹杆包括斜腹杆5及竖腹杆6，其为方钢管；竖腹杆6设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的交点处；斜腹杆5设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应边之间。
图1是上环桁架结构俯视图，图3是中环桁架结构、下环桁架结构俯视图；所述上环桁架结构对应边的弦杆3上设置有1～2个横向拼接点8，中环桁架结构及下环桁架结构对应边的弦杆3上间隔设置有1个横向拼接点8；所述横梁4设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的横向拼接点8之间。
图4是含2个横向拼接点环向桁架结构边长拼接示意图，外侧立柱1、弦杆3连接形成外圈桁架结构，内侧立柱2、弦杆3焊接形成内圈桁架结构；竖腹杆6设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的交点处，斜腹杆5设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应边之间；横梁4设置在平行的弦杆3之间。
图5是含1个横向拼接点环向桁架结构边长拼接示意图，其连接方式与图4类似；图6是不含横向拼接点环向桁架结构边长拼接示意图。
由图2可知，所述竖向拼接点9设置在上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构对应的外圈桁架结构上。
图7是图2中Ⅰ处局部放大图，其为竖向拼接点连接示意图，竖向拼接点9连接在外侧立柱1上，其由角点柱13固定；图9是竖向拼接点连接示意图的左视图，图10是图7的俯视图，有图9-图10可知，其由8个角点柱13连接固定。
图8是图2中Ⅱ处局部放大图，其为横向拼接点连接示意图，所述横向拼接点8由高强度螺栓固定，其终拧扭矩不应小于520N·m，以保证加载框架连接的稳定性。
图11是横向拼接点连接俯视图，所述横向拼接点8处设置有拉杆7，拉杆7交叉固定在外圈桁架结构与内圈桁架结构之间。
图1是本发明加载框架应用的第一个实施例，其试验的盾构管片的直径为15.6m，其中，上环桁架结构对应边的弦杆3上设置有2个横向拼接点8。
图12本发明第二个实施例对应的加载框架的俯视图，其试验的盾构管片的直径为11.6m，由于其与第一个实施例中试验的盾构管片的直径相差不大，因此，在液压油缸10的固定端增加了伸臂12，以方便盾构管片的载荷加载；上环桁架结构对应边的弦杆3上设置有2个横向拼接点8，中环桁架结构及下环桁架结构对应边的弦杆3上间隔设置有1个横向拼接点8。
图13本发明应用的第三个实施例对应的加载框架的俯视图，其试验的盾构管片的直径为6.2m，其中，上环桁架结构对应边的弦杆3上设置有1个横向拼接点8，中环桁架结构及下环桁架结构对应边的弦杆3上间隔设置有1个横向拼接点8。
本发明提供的盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，结构合理，拼接方便，可适用于不同尺寸规格三环叠加的盾构管片的力学性能试验，提高了试验效率，节约了试验成本。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.盾构管片力学性能试验机外部三环整体式加载框架，其特征在于，包括环向桁架结构及竖向拼接点（9），环向桁架结构由外圈桁架结构及内圈桁架结构组成；环向桁架结构包括上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构，其由立柱、腹杆、弦杆（3）及横梁（4）拼接而成；弦杆（3）焊接在相邻的立柱之间，腹杆及横梁（4）设置在平行的弦杆（3）之间；试验时，三环叠加的盾构管片（11）设置在加载框架的内侧，设置在加载框架上的液压油缸（10）为盾构管片（11）施加载荷。
2.根据权利要求1所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述外圈桁架结构与内圈桁架结构的平面形状为正十二边形；所述施加载荷的液压油缸（10）设置在环向桁架结构相邻边的交点处。
3.根据权利要求1所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述立柱包括外侧立柱（1）、内侧立柱（2），其为格构柱；外侧立柱（1）、弦杆（3）连接形成外圈桁架结构，内侧立柱（2）、弦杆（3）焊接形成内圈桁架结构。
4.根据权利要求1所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述腹杆包括斜腹杆（5）及竖腹杆（6），其为方钢管；竖腹杆（6）设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的交点处；斜腹杆（5）设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应边之间。
5.根据权利要求1所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述上环桁架结构对应边的弦杆（3）上设置有1～2个横向拼接点（8），中环桁架结构及下环桁架结构对应边的弦杆（3）上间隔设置有1个横向拼接点（8）；所述横梁（4）设置在外圈桁架结构与内圈桁架结构对应的横向拼接点（8）之间。
6.根据权利要求5所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述横向拼接点（8）处设置有拉杆（7），拉杆（7）交叉固定在外圈桁架结构与内圈桁架结构之间。
7.根据权利要求1所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述竖向拼接点（9）设置在上环桁架结构、中环桁架结构及下环桁架结构对应的外圈桁架结构上。
8.根据权利要求1所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述弦杆（3）为H型钢。
9.根据权利要求5所述的外部三环整体式加载框架，其特征在于，所述横向拼接点（8）由高强度螺栓固定，其终拧扭矩不应小于520N·m。
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