CN107504939B - 一种用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置，其包括支座，安装在支座上的位移计，以及设置在位移计探针端的顶帽；顶帽包括圆筒，圆筒上设置有轴向的滑槽，圆筒内设置有隔板，隔板的侧壁设置有穿出滑槽的定位装置；隔板上设置有用于固定位移计探针的凹槽。本发明利用支座与顶帽限制位移计侧移，通过调整隔板与位移计固定位置可使位移计适应不同断面形式与断面尺寸的模型隧道的径向收敛变形的测量。在试验过程中，本量测装置与模型隧道协同变形，可有效地减小测量误差，并通过两点间变形的直接测量以保证模型隧道径向变形测量精度要求，为隧道以及类似地下结构物变形及失稳破坏规律的相关研究提供试验依据。
Description
技术领域
本发明涉及隧道及地下工程试验技术领域，具体涉及一种用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置。
背景技术
随着我国经济的高速发展，在交通领域以及能源建设方面的需求往往伴随着大量隧道工程的建设，同时，隧道规模越来越大、结构型式及所处的地质条件也越来越复杂，结构安全日趋受到重视。
为了保证隧道结构的长期安全，尤其是一些大型及复杂隧道，通常需要采用相似模型试验对其受力及变形特性开展相关研究。在相似模型试验中，隧道结构变形情况在一定程度上能够较好的反映结构的稳定情况，隧道结构径向收敛变形的测量对于研究其变形、失稳破坏等结构力学特性具有重要意义。而现有的试验测试装置主要是以单点位移量测为主，无法实现隧道结构两点之间变形的直接量测，对于两点之间的变形，通常是分别测量各点位移之后进行处理，在计算过程中采用单点位移叠加的方式间接衡量两点变形，然而，各个单点位移矢量往往难以保证位于同一直线上，致使测量结果产生较大偏差，难以满足目前研究需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置解决了无法直接测量隧道结构两点之间变形量的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置，其包括支座，安装在支座上的位移计，以及设置在位移计探针端的顶帽；顶帽包括圆筒，圆筒上设置有轴向的滑槽，圆筒内设置有隔板，隔板的侧壁设置有穿出滑槽的定位装置；隔板上设置有用于固定位移计探针的凹槽。
进一步地，支座包括用于夹持位移计的活动端和固定端，活动端的一侧和固定端的一侧通过合页活动连接，活动端的另一侧和固定端的另一侧通过锁扣扣合并形成一空心的柱体。
进一步地，固定端上设置有至少一个水平仪。
进一步地，固定端和活动端的横截面为半径相等的半圆弧，固定端和活动端的内壁均设置有橡胶垫。
进一步地，固定端的圆心处轴向设置有激光定位器，凹槽设置在隔板的中心处。
进一步地，圆筒的顶部和固定端的底部分别设置有固定板，两个固定板上均设置有定位孔。
进一步地，活动端与设置在固定端底部的固定板之间设置有走线口。
进一步地，固定板为塑料粘贴片。
进一步地，定位装置包括与隔板相连接并穿出滑槽的螺纹杆，以及设置在螺纹杆上且圆筒外的螺帽。
进一步地，圆筒上且滑槽旁设置有刻度。
本发明的有益效果为：
本发明的顶帽与支座分别安装并固定于模型隧道，在试验过程中可实现隧道与量测装置同步变形；采用激光定位器可使支座与顶帽轴心调整于同一直线上，通过支座与顶帽对位移计进行固定，利用两点间相对位移的直接测量，可有效避免单点位移测量的缺陷，导致测量结果产生较大误差；此外，通过对隔板与支座内位移计位置进行调整可适应不同尺寸断面的模型隧道，并使位移计量程利用达到最大化。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明支座的左侧立体视图；
图3为支座打开后的左侧立体视图；
图4为支座的右侧立体视图；
图5为支座打开后的背侧立体视图；
图6为顶帽的立体视图；
图7为隔板的立体视图。
其中：1、位移计；2、支座；3、顶帽；4、固定端；5、活动端；6、合页；7、锁扣；8、橡胶垫；9、激光定位器；10、固定板；11、水平仪；12、走线口；13、定位孔；14、圆筒；15、隔板；16、螺帽；17、滑槽；18、凹槽。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1、图6和图7所示，该用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置包括支座2，安装在支座2上的位移计1，以及设置在位移计1探针端的顶帽3；顶帽3包括圆筒14，圆筒14上设置有轴向的滑槽17，圆筒14内设置有隔板15，隔板15的侧壁设置有穿出滑槽17的定位装置；隔板15上设置有用于固定位移计1探针的凹槽18。
如图2、图3、图4和图5所示，支座2包括用于夹持位移计1的活动端5和固定端4，活动端5的一侧和固定端4的一侧通过合页6活动连接，活动端5的另一侧和固定端4的另一侧通过锁扣7扣合并形成一空心的柱体。
固定端4上设置有分别与支座2的轴向平行和垂直的两个水平仪11。固定端4的横截面和活动端5的横截面为半径相等的半圆弧，固定端4和活动端5的内壁均设置有橡胶垫8。固定端4的圆心处轴向设置有激光定位器9，凹槽18设置在隔板15的中心处。
圆筒14的顶部和固定端4的底部分别设置有固定板10，两个固定板10上均设置有定位孔13。
活动端5与设置在固定端4底部的固定板10之间设置有走线口12。固定板10为塑料粘贴片，塑料粘贴片的底面为粘贴面，便于本量测装置的固定。
定位装置包括与隔板15相连接并穿出滑槽17的螺纹杆，以及设置在螺纹杆上且圆筒14外的螺帽16。圆筒14上且滑槽17旁设置有刻度。
在本发明的一个实施例中，激光定位器9可以通过支架与固定端4连接，也可以设置在固定板10上，位移计1的线路通过走线口12穿出本量测装置。
本发明在使用时，支座2借助塑料粘贴片固定于模型隧道，固定端4、活动端5沿合页6张开、闭合，并利用锁扣7以固定位移计1；固定端4与活动端5内壁贴附橡胶垫8，在固定位移计1时达到紧箍的效果防止在试验过程中位移计1的整体移动，位移计1的端部线路由走线口12引出。设置激光定位器9用以定位顶帽3，固定端4设置一对垂直的气泡水平仪11，可对支座2安装位置进行定位。
圆筒14上设置带刻度的滑槽17，并且圆筒14内可安装隔板15，设置在隔板15一侧的螺纹杆与螺帽16可固定于圆筒14上；隔板15上带有锥形孔的凹槽18，槽孔顶部大小略大于位移计1探针，可固定位移计1探针，并防止其在试验过程中发生侧移；凹槽18中心位置用于激光定位器9对中；圆筒14上的塑料粘贴片用于固定圆筒14于模型隧道。支座2与顶帽3上部塑料粘贴片的端部位置各设置一对对称的定位孔13，可用记号笔进行位置标记以辅助定位。
综上所述，本发明通过塑料粘贴片将支座2与顶帽3固定于模型隧道两端，通过激光定位器9调整顶帽3固定位置与支座2位于一条直线上，利用支座2与顶帽3限制位移计1侧移，通过调整隔板15与位移计1固定位置可使位移计1适应不同断面形式与断面尺寸的模型隧道的径向收敛变形的测量。在试验过程中，本量测装置与模型隧道协同变形，可有效地减小测量误差，并通过两点间变形的直接测量以保证模型隧道径向变形测量精度要求，为隧道以及类似地下结构物变形及失稳破坏规律的相关研究提供试验依据。
Claims (4)
1.一种用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置，其特征在于：包括支座(2)，安装在所述支座(2)上的位移计(1)，以及设置在所述位移计(1)探针端的顶帽(3)；所述顶帽(3)包括圆筒(14)，所述圆筒(14)上设置有轴向的滑槽(17)，所述圆筒(14)内设置有隔板(15)，所述隔板(15)的侧壁设置有穿出所述滑槽(17)的定位装置；所述隔板(15)上设置有用于固定所述位移计(1)探针的凹槽(18)；
所述支座(2)包括用于夹持所述位移计(1)的活动端(5)和固定端(4)，所述活动端(5)的一侧和固定端(4)的一侧通过合页(6)活动连接，所述活动端(5)的另一侧和固定端(4)的另一侧通过锁扣(7)扣合并形成一空心的柱体；
所述定位装置包括与所述隔板(15)相连接并穿出所述滑槽(17)的螺纹杆，以及设置在所述螺纹杆上且圆筒(14)外的螺帽(16)；
所述圆筒(14)上且滑槽(17)旁设置有刻度；
所述固定端(4)和活动端(5)的横截面为半径相等的半圆弧，所述固定端(4)和活动端(5)的内壁均设置有橡胶垫(8)；
所述固定端(4)的圆心处轴向设置有激光定位器(9)，所述激光定位器(9)用于定位顶帽(3)；所述凹槽(18)设置在所述隔板(15)的中心处；
所述圆筒(14)的顶部和固定端(4)的底部分别设置有固定板(10)，两个所述固定板(10)上均设置有定位孔(13)。
2.根据权利要求1所述的用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置，其特征在于：所述固定端(4)上设置有至少一个水平仪(11)。
3.根据权利要求1所述的用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置，其特征在于：所述活动端(5)与设置在所述固定端(4)底部的固定板(10)之间设置有走线口(12)。
4.根据权利要求3所述的用于隧道模型试验径向收敛变形量测装置，其特征在于：所述固定板(10)为塑料粘贴片。
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