CN110067271A - 一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置及试验方法，设置有方形的平衡架体，在该平衡架体的内部的底壁上均匀设置有减阻力装置；在所述平衡架体内横向设置有限位框，该限位框与所述减阻力装置的轴向方向相同；在与所述平衡架体相对的所述平衡架体的侧壁上设置有纵向加载装置；所述平衡架体在与设置有纵向加载装置相邻的侧壁上设置有横向加载装置；在所述平衡架体内部的底壁上设置有竖向加载装置。本发明在沉管隧道管段接头实验过程中，可从横向、纵向和竖向三个方向同时或者单个方向进行加载；整体结构简单，安装方便，成本低廉，便于本发明的推广利用。
Description
技术领域
本发明涉及交通研究实验技术领域，具体涉及一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置及试验方法。
背景技术
我国江河众多，水系发达，内地河流总长达43万公里，长度在1000公里以上的河流就有20多条。中国有300个人口过百万的城市，其中98％都是依江而建，靠河而兴，但河流也将城市分割，使得江河两岸道路血脉不通，骨架不连，这一定程度上制约了国家整体交通路网的形成和城市快速发展。水下隧道具有全天候、大运量、交通快捷、对航运及环境影响小的特点，是有效解决城市两岸受江河阻隔的主要方式之一。修建水下隧道的方法主要有：矿山法、盾构法和沉管法。沉管隧道和盾构法、钻爆法隧道相比，其顶部覆土浅、隧道长度短、与水域两岸道路衔接更灵活，可大大节约城市土地资源，越来越受业界青睐。
沉管隧道主要由若干预制完成的基本结构单元，在水域中将其通过浮运、沉放、水下对接贯通形成的隧道，这些预制的基本结构单为管段。沉管隧道管段之间的连接结构称为接头，可靠的接头是确保沉管隧道的正常运营的关键要素，故要求接头既具有良好的抗剪、抗弯等能力。
以往沉管隧道接头主要通过建设者经验采取一定的构造措施，对于大比例尺(不小于1:5)的接头力学性能试验也研究很少。也无对应的实验设备。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种结构简单，操作方便，成本低廉，适应于大比例尺接头的沉管隧道管段接头力学性能试验装置，具体技术方案如下：
一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置，设置有方形的平衡架体(1)，在该平衡架体(1)的内部的底壁上均匀设置有减阻力装置(2)；在所述平衡架体(1)内横向设置有限位框(3)，该限位框(3)与所述减阻力装置(2)的轴向方向相同；在与所述平衡架体(1)相对的所述平衡架体(1)的侧壁上设置有纵向加载装置(4)；所述平衡架体(1)在与设置有纵向加载装置(4)相邻的侧壁上设置有横向加载装置(5)；在所述平衡架体(1)内部的底壁上设置有竖向加载装置(6)。
为更好的实现本发明，可进一步为：
所述限位框(3)设置有至少两个，该限位框(3)的两端滑动连接在所述平衡架体(1)的侧壁上。通过移动限位框(3)可固定实验对象的一端，同时可根据实验对象的尺寸进行调节，扩大本发明的应用范围。
所述限位框(3)由两根横杆和两根竖杆组成，其中两根横杆相对设置，且两端分别与所述平衡架体(1)的侧壁滑动连接，所述两根竖杆相对设置在两根横杆之间。整体结构简单，结构牢固。
所述横向加载装置(5)、纵向加载装置(4)和横向加载装置(5)均由安装座和千斤顶机构组成，该千斤顶机构均匀分布在所述安装座上。安装座的设置可将单个的千斤顶机构的受力均匀的传送到平衡架体(1)内壁，并且增加与平衡架体(1)内壁接触面积，避免局部受力过大的问题出现。
所述减阻力装置(2)为钢滚轴。结构简单，机械强度高。
所述平衡架体(1)为钢筋混凝土闭合框架。制造成本低，整体结构简单，承受力量大。
一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置的试验方法，其特征在，采用的具体步骤为：
步骤一：制作管段接头模型，并将该管段接头模型装入平衡架体中；
步骤二：底板和顶板的纵向加载装置同时施加相同大小的荷载，检测轴向压缩管段接头模型工况；
步骤三：单侧底板和顶板的纵向加载装置施加纵向荷载，检测水平压弯管段接头模型工况；
步骤四：底板或顶板的纵向加载装置施加荷载，检测竖向压弯管段接头模型工况；
步骤五：横向加载装置和竖向加载装置同时加载，检测管段接头模型双向剪切工况；
步骤六：纵向加载装置和横向加载装置同时加载，检测管段接头模型水平压剪工况；
步骤七：纵向加载装置和竖向加载装置同时加载，检测管段接头模型竖向压剪工况。
为更好的实现本试验方法，可进一步为，所述步骤一具体为：
1.1：制作管段接头模型，并在该管段接头模型中预埋加载板；
1.2：根据管段接头模型制作平衡架体，布置竖向加载装置；
1.3：将管段接头模型吊装入平衡架体中，通过限位框限制管段接头模型横向和竖向位移；
1.4：在管段接头模型的顶板和底板布置纵向加载装置，侧向布置横向加载装置。
本发明的有益效果为：1、在沉管隧道管段接头实验过程中，可从横向、纵向和竖向三个方向同时或者单个方向，或者几个方向组合进行加载，模拟不同的受力环境，全方位对沉管隧道管段接头模型进行试验数据的采集，得出不同的实验数据；2、整体结构简单，安装方便，成本低廉，便于本发明的推广利用；3、实验中通过横向、纵向和竖向加载装置和限位框的配合，实现内力自平衡，无需常规技术中的反力机构；4、通过调节限位框的位置，可适应更多范围的实验对象，增加了本发明的应用范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中限位框的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1和图2所示：一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置，设置有钢筋混凝土闭合的方形的平衡架体1，在该平衡架体1的内部的底壁上均匀设置有减阻力装置2，该减阻力装置2为加了润滑油的钢滚轴；
在所述平衡架体1内横向设置有两个限位框3，该限位框(3)与减阻力装置2的轴向方向相同，其中限位框3由两根横杆和两根竖杆组成，两根横杆相对设置，且两端分别与所述平衡架体1的侧壁通过紧固螺钉滑动连接，所述两根竖杆相对设置在两根横杆之间；
在与所述平衡架体1相对的所述平衡架体1的侧壁上设置有纵向加载装置4；
所述平衡架体1在与设置有纵向加载装置(4)相邻的侧壁上设置有横向加载装置5；
在所述平衡架体(1)内部的底壁上设置有竖向加载装置6；
所述横向加载装置5、纵向加载装置4和横向加载装置5均由安装座和千斤顶机构组成，该千斤顶机构均匀分布在所述安装座上。
一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置的试验方法，采用的具体步骤为：
步骤一：制作管段接头模型，并将该管段接头模型装入平衡架体中；
具体为：
1.1：制作管段接头模型，并在该管段接头模型中预埋加载板；
1.2：根据管段接头模型制作平衡架体，布置竖向加载装置；
1.3：将管段接头模型吊装入平衡架体中，通过限位框限制管段接头模型横向和竖向位移；
1.4：在管段接头模型的顶板和底板布置纵向加载装置，侧向布置横向加载装置。
步骤二：底板和顶板的纵向加载装置同时施加相同大小的荷载，检测轴向压缩管段接头模型工况；
步骤三：单侧底板和顶板的纵向加载装置施加纵向荷载，检测水平压弯管段接头模型工况；
步骤四：底板或顶板的纵向加载装置施加荷载，检测竖向压弯管段接头模型工况；
步骤五：横向加载装置和竖向加载装置同时加载，检测管段接头模型双向剪切工况；
步骤六：纵向加载装置和横向加载装置同时加载，检测管段接头模型水平压剪工况；
步骤七：纵向加载装置和竖向加载装置同时加载，检测管段接头模型竖向压剪工况。
Claims (8)
1.一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置，其特征在于：设置有方形的平衡架体(1)，在该平衡架体(1)的内部的底壁上均匀设置有减阻力装置(2)；
在所述平衡架体(1)内横向设置有限位框(3)，该限位框(3)与所述减阻力装置(2)的轴向方向相同；
在与所述平衡架体(1)相对的所述平衡架体(1)的侧壁上设置有纵向加载装置(4)；
所述平衡架体(1)在与设置有纵向加载装置(4)相邻的侧壁上设置有横向加载装置(5)；
在所述平衡架体(1)内部的底壁上设置有竖向加载装置(6)。
2.根据权利要求1所述沉管隧道管段接头力学性能试验装置，其特征在于：所述限位框(3)设置有至少两个，该限位框(3)的两端滑动连接在所述平衡架体(1)的侧壁上。
3.根据权利要求1所述沉管隧道管段接头力学性能试验装置，其特征在于：所述限位框(3)由两根横杆和两根竖杆组成，其中两根横杆相对设置，且两端分别与所述平衡架体(1)的侧壁滑动连接，所述两根竖杆相对设置在两根横杆之间。
4.根据权利要求1所述沉管隧道管段接头力学性能试验装置，其特征在于：所述横向加载装置(5)、纵向加载装置(4)和横向加载装置(5)均由安装座和千斤顶机构组成，该千斤顶机构均匀分布在所述安装座上。
5.根据权利要求1所述沉管隧道管段接头力学性能试验装置，其特征在于：所述减阻力装置(2)为钢滚轴。
6.根据权利要求1所述沉管隧道管段接头力学性能试验装置，其特征在于：所述平衡架体(1)为钢筋混凝土闭合框架。
7.权利要求1至6任意一项权利要求所述沉管隧道管段接头力学性能试验装置的试验方法，其特征在，采用的具体步骤为：
步骤一：制作管段接头模型，并将该管段接头模型装入平衡架体中；
步骤二：底板和顶板的纵向加载装置同时施加相同大小的荷载，检测轴向压缩管段接头模型工况；
步骤三：单侧底板和顶板的纵向加载装置施加纵向荷载，检测水平压弯管段接头模型工况；
步骤四：底板或顶板的纵向加载装置施加荷载，检测竖向压弯管段接头模型工况；
步骤五：横向加载装置和竖向加载装置同时加载，检测管段接头模型双向剪切工况；
步骤六：纵向加载装置和横向加载装置同时加载，检测管段接头模型水平压剪工况；
步骤七：纵向加载装置和竖向加载装置同时加载，检测管段接头模型竖向压剪工况。
8.一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置的试验方法，其特征在于：所述步骤一具体为，
1.1：制作管段接头模型，并在该管段接头模型中预埋加载板；
1.2：根据管段接头模型制作平衡架体，布置竖向加载装置；
1.3：将管段接头模型吊装入平衡架体中，通过限位框限制管段接头模型横向和竖向位移；
1.4：在管段接头模型的顶板和底板布置纵向加载装置，侧向布置横向加载装置。
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| CN201910456047.1A CN110067271A (zh) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 一种沉管隧道管段接头力学性能试验装置及试验方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112683775A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-04-20 | 中交公路规划设计院有限公司 | 钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头滑道摩擦力测试系统 |
| CN113340639A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-03 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种用于多场耦合下沉管隧道结构变形模型的实验系统 |
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2019
- 2019-05-29 CN CN201910456047.1A patent/CN110067271A/zh active Pending
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