CN107356382B - 一种管片力学试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构隧道管片检测领域。为对管片的受力性能及极限承载能力进行检测，本发明提出一种管片力学试验装置，其包括主框架、对拉机构、支撑滚盘和载荷加载机构，主框架包括矩形框架结构和安装面上设置有定位卡槽的安装板；对拉机构中的定位对拉梁和调整对拉梁相互平行，对拉杆的定位端与定位对拉梁垂直固定连接，调整端与调整对拉梁活动连接；载荷加载机构包括加载机构和设置有定位键台的安装底板；检测时，待检测管片位于主框架内，对拉机构套设在主框架上并靠近待检测管片的端部，载荷加载机构安装固定在安装板上并抵靠在待检测管片上。该管片力学试验装置可直接检测出待检测管片的受力性能及极限承载能力，检测方便且精度高。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道管片检测领域，尤其涉及一种对盾构隧道管片进行力学试验检测用的试验装置。
背景技术
在隧道工程中，由于管片的尺寸较大，且具有多种结构类型，因此，在对管片的力学性能即受力机理进行检测时，无法直接检测获得。目前，常用的检测方法，先根据管片的尺寸及结构，制作管片模型，且管片模型的结构与管片的结构相同，管片模型的尺寸相对管片等比例缩小；再对管片模型进力学试验，检测得出管片模型的各项数据及性能；最后再根据管片模型的数据及性能推算出管片的各项数据及性能。这样，虽然能够根据检测到的管片模型的数据及性能大致推算出管片的数据及性能，但是获得的管片的数据的准确度有待于验证。
另外，在隧道工程中，管片通常采用螺栓接头、无连接件接头、插入式接头及销插式接头等形式的连接接头进行连接，且连接接头部位是隧道中的薄弱部位，准确检测出其基本受力性能和极限承载能力，显得尤为重要。
发明内容
为对管片的受力性能及极限承载能力进行检测，本发明提出一种管片力学试验装置，该管片力学试验装置包括主框架、对拉机构、支撑滚盘和载荷加载机构，所述主框架包括矩形框架结构和设置在所述矩形框架结构内壁上安装所述载荷加载机构用的安装板，且该安装板的安装面上设置有呈凹凸结构的定位卡槽；所述对拉机构为由定位对拉梁、调整对拉梁以及两组对拉杆连接形成的矩形框，所述调整对拉梁与所述定位对拉梁相互平行，所述对拉杆的定位端与所述定位对拉梁垂直固定连接，所述对拉杆的调整端与所述调整对拉梁活动连接；所述载荷加载机构包括安装底板和加载机构，所述安装底板的底部设置有与所述定位卡槽扣合用的定位键台，所述加载机构安装固定在所述安装底板上；检测时，待检测管片位于所述主框架的框架内并放置在所述支撑滚盘上，所述对拉机构套设在所述主框架上并靠近所述待检测管片的端部，所述载荷加载机构中的安装底板安装固定在所述安装板上，所述加载机构的顶端抵靠在所述待检测管片的检测面上。
在使用该管片力学试验装置对管片进行力学试验检测时，可根据试验需要将两个或多个主框架叠加在一起使用，并利用对拉机构在主框架的外围对主框架进行锁紧固定，以避免主框架在试验过程中变形而影响检测；利用支撑滚盘支撑待检测管片，可以避免因管片自重产生摩擦力因而影响检测结果；利用载荷加载机构向待检测管片的检测面施加载荷，可直接检测出待检测管片在检测面上的受力性能及极限承载能力，检测方便快捷，且检测精度高。
优选地，所述安装板上设置有至少两组安装所述载荷加载机构用的安装孔组。这样，在进行试验检测时，可根据需要调整载荷加载机构的安装位置，方便快捷。进一步地，所述安装板上相邻的两个安装孔组可共用至少一个安装孔。这样，在对载荷加载机构的安装位置进行调整时，调整间距较小，方便试验使用。
优选地，所述定位对拉梁和所述调整对拉梁上设置有多组安装所述对拉杆用的对拉通孔。这样，可根据需要调整对拉杆的安装位置，即可根据对拉机构锁紧固定的主框架的尺寸对调整对拉杆的安装位置，方便对不同尺寸的管片进行试验检测，适用范围广。进一步地，所述对拉杆的调整端设置有液压锁紧油缸，这样，试验检测人员可通过液压控制系统控制液压锁紧油缸，对对拉机构的锁紧强度进行调整，调整方便快捷，且调整精度高。
优选地，该管片力学试验装置包括调整梁，该调整梁的两端设置有与所述安装板上的定位卡槽扣合的定位键台。进一步地，所述调整梁为“工”字型结构。这样，当待检测管片的尺寸较小时，可利用调整梁调整对待检测管片进行试验检测用的主框架中试验用框架的尺寸，以满足试验检测需要，且在将调整梁安装在主框架内时，利用位于调整梁两端的定位键台与安装板上的定位卡槽扣合即可将调整梁安装到主框架内，安装方便快捷。
优选地，所述主框架的底部设置有支撑脚。这样，在使用该管片力学试验装置对待检测管片进行试验检测时，可直接将对拉机构安装在主框架上，且可根据需要随意调整对拉机构在主框架上的安装位置，使用方便。
优选地，所述加载机构为液压加载油缸。
优选地，所述支撑滚盘包括滚珠盒、支撑板及多个滚珠，所述滚珠位于所述滚珠盒内并可在所述滚珠盒内自由滚动，所述支撑板水平放置在所述滚珠上。这样，在将待检测管片置于支撑滚盘上后，待检测管片可根据在水平方向上的受力情况在水平面内平移，避免待检测管片在水平面内受到摩擦力而影响检测结果。
附图说明
图1为使用本发明管片力学试验装置对直板形管片进行试验检测时的结构示意图；
图2为本发明管片力学试验装置中的主框架的结构示意图；
图3为本发明管片力学试验装置中的安装板的结构示意图；
图4为使用本发明管片力学试验装置对尺寸较小的直板形管片进行试验检测时直板形管片的安装示意图；
图5为图4中所示的调整梁的结构示意图；
图6为使用本发明管片力学试验装置对弧形管片进行抗弯试验检测时弧形管片的安装示意图；
图7为使用本发明管片力学试验装置对弧形管片进行抗剪试验检测时弧形管片的安装示意图；
图8为使用本发明管片力学试验装置对弧形管片进行环面推力试验检测时弧形管片的安装示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
下面，结合图1-8对本发明管片力学试验装置的结构及工作原理进行详细说明。
如图1所示，本发明管片力学试验装置包括主框架1、对拉机构2、支撑滚盘(图中未示出)和载荷加载机构3。其中，如图2所示，主框架1包括由两个侧框11和两个横梁12垂直连接形成的矩形框架结构以及安装在侧框11的内壁上设置有安装载荷加载机构3用的安装板13，如图3所示，该安装板13上设置有将安装板13组装到主框架1上的组装孔131和由安装孔132组成的安装载荷加载机构3用的安装孔组，且安装板13的的安装面上设置有呈凹凸结构的定位卡槽133。当然，在主框架1的横梁12的内壁上也可以设置安装板13。优选地，安装板13上设置有至少两组安装载荷加载机构3用的安装孔组。这样，在进行试验检测时，可根据需要调整载荷加载机构的安装位置，方便快捷。优选地，安装板13上的相邻的两个安装孔组可共用至少一个安装孔132。这样，在对载荷加载机构的安装位置进行调整时，调整间距较小，方便试验使用。优选地，在主框架1的横梁12的中部设置定位板121，以便于在试验检测时将待检测管片安装到主框架1内，并对待检测管片进行定位。优选地，主框架1的底部设置有支撑脚(图中未示出)。这样，在使用该管片力学试验装置对待检测管片进行试验检测时，可直接将对拉机构2安装在主框架1上，且可根据需要随意调整对拉机构2在主框架1上的安装位置，使用方便。
如图1所示，对拉机构2为由定位对拉梁21、调整对拉梁22及两组对拉杆23垂直连接形成的矩形框，且调整对拉梁22与定位对拉梁21相互平行，对拉杆23的定位端与定位对拉梁21垂直固定连接，对拉杆23的调整端与调整对拉梁22活动连接。优选地，每组对拉杆包括至少两个位于同一平面内并相互平行的对拉杆23，以增大对拉机构2的对拉强度。优选地，对拉杆23的定位端穿过定位对拉梁21上的对拉通孔并通过锁紧螺母24固定在定位对拉梁21上；对拉杆23的调整端穿过调整对拉梁22上的对拉通孔并通过液压锁紧油缸25与调整对拉梁22活动连接。这样，试验检测人员可通过液压控制系统控制液压锁紧油缸25，对对拉机构2的锁紧强度进行调整，调整方便快捷，且调整精度高。优选地，在定位对拉梁21上和调整对拉梁22上设置有多组安装对拉杆23用的对拉通孔221和231。这样，可根据需要调整对拉杆23的安装位置，即可根据对拉机构2锁紧固定的主框架1的尺寸对调整对拉杆23的安装位置，方便对不同尺寸的管片进行试验检测，适用范围广。
支撑滚盘包括滚珠盒、支撑板及多个滚珠，其中，滚珠位于滚珠盒内并可在滚珠盒内自由滚动，支撑板水平放置在滚珠上。在将待检测管片置于支撑滚盘上后，待检测管片可根据在水平方向上的受力情况在水平面内平移，避免待检测管片在水平面内受到摩擦力而影响检测结果。
如图1、4和6所示，载荷加载机构3包括安装底板31和加载机构32，其中，安装底板31的底部设置有与定位卡槽133扣合用的定位键台，加载机构32安装固定在安装底板31上。在试验检测时，在加载机构32与待检测管片4的检测面之间设置垫板5，以增大待检测管片4的检测面的受力面积，避免待检测管片在试验检测过程中受到损伤。加载机构可优选采用液压加载油缸，试验检测时，利用液压控制系统控制液压加载油缸施加到待检测管片上的载荷，载荷加载简答方便，且加载精度高。
在使用该管片力学试验装置对管片进行力学试验检测时，待检测管片位于主框架1的框架内并放置在支撑滚盘上，对拉机构2套设在主框架1上并靠近待检测管片4的端部，载荷加载机构3中的安装底板31安装固定在安装板13上，加载机构32的顶端抵靠在待检测管片4的检测面上；利用控制系统控制载荷加载机构加载到待检测管片4上的载荷，并通过包括各种数据采集用传感器的数据采集系统采集待检测管片4的各项数据，从而检测得出待检测管片4的受力性能及极限承载能力。另外，在试验检测时，可根据试验需要将两个或多个主框架1叠加在一起使用，并利用对拉机构2在主框架1的外围对主框架1进行锁紧固定，以避免主框架1在试验过程中变形而影响检测；利用支撑滚盘支撑待检测管片4，以避免因待检测管片的自重产生摩擦力因而影响检测结果；利用载荷加载机构3向待检测管片4的检测面施加载荷，可直接检测出待检测管片在检测面上的受力性能及极限承载能力，检测方便快捷，且检测精度高。
如图4所示，在对尺寸相较于主框架1的尺寸较小的直板形的待检测管片进行试验检测时，在主框架1内设置一个与横梁12平行的调整梁6，如图5所示，该调整梁6的两端设置有与安装板13上的定位卡槽133扣合的定位键台61。优选地，调整梁6为“工”字型结构。这样，当待检测管片4的尺寸较小时，可利用调整梁6调整对待检测管片4进行试验检测用的主框架1中试验用框架的尺寸，以满足试验检测需要，且在将调整梁6安装在主框架1内时，利用位于调整梁6两端的定位键台61与安装板13上的定位卡槽133扣合即可将调整梁6安装到主框架1内，安装方便快捷。
如图1和4所示，在利用本发明管片力学试验装置对直板形管片进行试验检测时，将直板形的待检测管片4安装在主框架1内且待检测管片4的检测面朝向主框架1中的侧框11的内壁，该待检测管片4的中心轴线与主框架1的中心轴线重合，该待检测管片4的一端抵靠在主框架1一端的横梁上，另一端设置有载荷加载机构3，在该待检测管片4两侧不对称设置有两组载荷加载机构3。当位于待检测管片4端部的载荷加载机构3向待检测管片4加载载荷时，即是对待检测管片4进行抗剪试验；当位于待检测管片4两侧的载荷加载机构3向待检测管片4加载载荷时，即是对待检测管片4进行抗弯试验。
如图6所示，在利用本发明管片力学试验装置对弧形管片进行抗弯试验时，将弧形的待检测管片4安装在主框架1内且待检测管片4的弧面朝向主框架1的侧框11的内壁，在待检测管片4的外弧面的两端对称设置两个安装在安装板13上的抵撑结构7，在待检测管片4的内弧面的中部设置载荷加载机构3。当载荷加载机构3向待检测管片4加载载荷时，即是对待检测管片4进行抗弯试验。
如图7所示，在利用本发明管片力学试验装置对弧形管片进行抗剪试验时，将弧形的待检测管片4安装在主框架1内且待检测管片4的弧面朝向主框架1的侧框11的内壁，在待检测管片4的外弧面的两端对称设置两个安装在安装板13上的抵撑结构7，在待检测管片4的内弧面设置两个或两组载荷加载机构3，且这些载荷加载机构3与抵撑结构7的位置相对应。当载荷加载机构3向待检测管片4加载载荷时，即是对待检测管片4进行抗剪试验。
如图8所示，在利用本发明管片力学试验装置对弧形管片进行环面推力试验时，将弧形的待检测管片4安装在主框架1内且待检测管片4的环面朝向主框架1的侧框11的内壁，在待检测管片4的一端环面的两端对称设置两个安装在安装板13上的抵撑结构7，在待检测管片4的另一端环面的中部设置载荷加载机构3。当载荷加载机构3向待检测管片4加载载荷时，即是对待检测管片4进行环面推力试验。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
Claims (10)
1.一种管片力学试验装置，其特征在于，该管片力学试验装置包括主框架、对拉机构、支撑滚盘和载荷加载机构，所述主框架包括矩形框架结构和设置在所述矩形框架结构内壁上安装所述载荷加载机构用的安装板，且该安装板的安装面上设置有呈凹凸结构的定位卡槽；所述对拉机构为由定位对拉梁、调整对拉梁以及两组对拉杆连接形成的矩形框，所述调整对拉梁与所述定位对拉梁相互平行，所述对拉杆的定位端与所述定位对拉梁垂直固定连接，所述对拉杆的调整端与所述调整对拉梁活动连接；所述载荷加载机构包括安装底板和加载机构，所述安装底板的底部设置有与所述定位卡槽扣合用的定位键台，所述加载机构安装固定在所述安装底板上；检测时，待检测管片位于所述主框架的框架内并放置在所述支撑滚盘上，所述对拉机构套设在所述主框架上并靠近所述待检测管片的端部，所述载荷加载机构中的安装底板安装固定在所述安装板上，所述加载机构的顶端抵靠在所述待检测管片的检测面上。
2.根据权利要求1所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述安装板上设置有至少两组安装所述载荷加载机构用的安装孔组。
3.根据权利要求2所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述安装板上相邻的两个安装孔组共用至少一个安装孔。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述定位对拉梁和所述调整对拉梁上设置有多组安装所述对拉杆用的对拉通孔。
5.根据权利要求4所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述对拉杆的调整端设置有液压锁紧油缸。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的管片力学试验装置，其特征在于，该管片力学试验装置包括调整梁，该调整梁的两端设置有与所述安装板上的定位卡槽扣合的定位键台。
7.根据权利要求6所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述调整梁为“工”字型结构。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述主框架的底部设置有支撑脚。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述加载机构为液压加载油缸。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的管片力学试验装置，其特征在于，所述支撑滚盘包括滚珠盒、支撑板及多个滚珠，所述滚珠位于所述滚珠盒内并能在所述滚珠盒内自由滚动，所述支撑板水平放置在所述滚珠上。
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