CN110293622A - 一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置及浇筑方法 - Google Patents

一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置及浇筑方法 Download PDF

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王英学
郑清
范凯祥
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周鹏发
张熙
杜明哲
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连正
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Abstract

本发明公开了一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置及浇筑方法，属于土木工程技术领域。一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，包括：内套筒和外套筒，内套筒和外套筒环套间隔设置并形成浇筑腔；浇筑腔的底部设有底模，浇筑腔的顶部设有顶模，浇筑腔的中部设有铁丝网；底模上设有限位板；顶模上设有与浇筑腔连通的浇筑口；铁丝网的底端和顶端分别与限位板和顶模连接。本发明能够将用于代替配筋的铁丝网进行有效固定，在浇筑时，铁丝网不容易发生变形，衬砌内置铁丝网的质量能够得到保证，浇筑后的模型质量能够得到保证，采用此模型来进行钢筋混凝土隧道衬砌模型实验，能够趋近于真实结果。

Description

一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置及浇筑方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置及浇筑方法。
背景技术
模型试验可以很好地再现实际隧道工程中的受力和变形状态，通常被认为是一种有效的研究方法。在相似模型试验中，通常根据相似理论采用铁丝网模拟隧道衬砌的配筋，然而铁丝网的精确位置在大部分情况下难以保证，经常出现衬砌的浇筑模型上部铁丝网外漏于外表面，下部铁丝网外漏于外表面，衬砌内置铁丝网的质量难以保证，这样容易造成最终的实验结果失真。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置及浇筑方法，以解决现有内置铁丝网的隧道衬砌实验模型质量难以保证的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，包括：内套筒和外套筒，内套筒和外套筒环套间隔设置并形成浇筑腔；浇筑腔的底部设有底模，浇筑腔的顶部设有顶模，浇筑腔的中部设有铁丝网；底模上设有限位板；顶模上设有与浇筑腔连通的浇筑口；铁丝网的底端和顶端分别与限位板和顶模连接。
本发明在浇筑腔中设置限位板，可以采用夹持的方式将铁丝网的底端进行固定，再通过顶模固定铁丝网的顶端，可以约束铁丝网在各个方向上的自由度，将铁丝网固定在合适的位置，由于铁丝网具有一定的刚度，在浇筑混凝土时，铁丝网不容易发生变形，衬砌内置铁丝网的质量能够得到保证。
进一步地，上述限位板包括均呈环状的限位内板和限位外板，限位内板和限位外板环套间隔设置；限位外板为多段；铁丝网的底端卡在限位内板和限位外板之间。
本发明的限位内板和限位外板通过夹持的方式来固定铁丝网的底端，再由外套筒进行固定。限位外板设置为多段后，可以方便安装，并且通过外套筒的挤压作用，限位外板会向内箍紧，使限位外板和限位内板能够将铁丝网紧紧卡住，避免铁丝网的松动。
进一步地，上述限位内板、限位外板、底模以及顶模均为水晶板。
由于隧道截面为拱形，限位内板、限位外板、底模以及顶模的形状需要与隧道截面形状相匹配，采用PVC材质的水晶板，可以方便加工成型，并且水晶板的表面较光滑，便于后期脱模。
进一步地，上述顶模的底壁设有卡槽，铁丝网的顶端卡在卡槽内。
由于铁丝网的底端固定以及铁丝网自身的刚度，铁丝网的顶端卡在卡槽内后，不但可以对铁丝网进行限位，还可以按压顶模使铁丝网更加稳固。
进一步地，上述底模、顶模、限位内板以及限位外板均与内套筒和外套筒接触。
进一步地，上述外套筒设有开口，开口处设有止浆条；外套筒的外侧通过固定铁丝箍紧。
本发明的外套筒是由钢板卷曲而成，即外套筒成型后具有开口，由于开口的存在，可以通过收拢固定铁丝来缩小外套筒围成的区域，从而可以通过固定铁丝使底模、顶模、限位内板以及限位外板均与内套筒和外套筒紧密接触，实现整个装置的整体性，同时铁丝网还能被夹紧。在开口处设置的止浆条，可以避免混凝土从开口处向外流出。同时，通过固定铁丝进行缠绕固定，在浇筑时，能够避免外套筒变形，提高最终模型的质量。
一种基于上述隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的浇筑方法，包括以下步骤：
(1)在内套筒的外侧壁和外套筒的内侧壁涂抹凡士林。
(2)在内套筒的内侧填筑颗粒材料；
(3)在外套筒的外侧底部涂抹止浆材料；
(4)从浇筑口向浇筑腔中浇筑混凝土，养护后脱模。
凡士林具有润滑作用，在内套筒的外侧壁和外套筒的内侧壁涂抹凡士林便于后期脱模。在使用浇筑装置进行浇筑时，首先在内套筒中填筑颗粒材料，如细河砂等，可以将内套筒进行固定，避免内套筒的位移以及变形。在外套筒的外侧底部涂抹止浆材料，可以避免混凝土材料从此处渗出。本发明的浇筑方法能够让内套筒保持稳定，不易变形，能够实现钢筋混凝土衬砌模型衬砌的精确浇筑，衬砌中的铁丝网的位置可以精确控制，浇筑后的模型质量能够得到保证，采用此模型来进行钢筋混凝土隧道衬砌模型实验，能够趋近于真实结果。
进一步地，上述步骤(1)中，在浇筑装置组装前进行涂抹凡士林。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明能够将用于代替配筋的铁丝网进行有效固定，在浇筑时，铁丝网不容易发生变形，衬砌内置铁丝网的质量能够得到保证，浇筑后的模型质量能够得到保证，采用此模型来进行钢筋混凝土隧道衬砌实验，能够趋近于真实结果。
(2)本发明的内套筒和外套筒能有效固定，最终的模型成型效果好，模型质量能够得到保证。
(3)本发明的各部件定位准确，解除约束后，容易脱模，模型成型后表面质量好，过渡平滑。
附图说明
图1为本发明的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的纵向剖视示意图；
图2为本发明的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的横向剖视示意图；
图3为本发明的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的顶部结构示意图；
图4为本发明的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的外部结构示意图；
图5和图6为采用本发明的浇筑方法进行浇筑时的示意图。
图中：10-内套筒；20-外套筒；21-止浆条；22-固定铁丝；23-止浆材料；30-浇筑腔；40-底模；50-顶模；51-浇筑口；60-铁丝网；71-限位内板；72-限位外板；80-细河砂。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
请参照图1至图4，一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，包括：内套筒10和外套筒20。外套筒20套在内套筒10的外侧，并且外套筒20与内套筒10之间间隔设置形成浇筑腔30。浇筑腔30的形状为与隧道的形状一致的拱形，在浇筑腔30浇筑混凝土后，可以形成隧道衬砌实验模型。
内套筒10为整体结构。外套筒20由钢板卷曲而成，即外套筒20具有开口，外套筒20成型后，在开口处放置橡胶材质的止浆条21，然后用固定铁丝22缠绕并箍筋，实现对外套筒20的定位。在本实施例中，内套筒10和外套筒20的材质均为低碳钢薄板。
浇筑腔30内设有均由水晶板制成的底模40和顶模50。底模40位于浇筑腔30的底端。顶模50位于浇筑腔30的顶端，顶模50的底面设有卡槽，顶模50上设有浇筑口51。底模40和顶模50均与内套筒10和外套筒20紧密接触。
底模40上设有限位板，限位板包括限位内板71和限位外板72，限位内板71和限位外板72的截面形状与浇筑腔30的截面形状相匹配并且限位内板71与限位外板72之间具有间隙。限位内板71为整体结构，限位外板72为多段结构，便于限位外板72的安装。在本实施例中，限位内板71和限位外板72均为水晶板。
浇筑腔30中还设有铁丝网60，铁丝网60的底端位于限位内板71和限位外板72之间，通过限位内板71和限位外板72将铁丝网60夹紧、固定，铁丝网60的顶端位于顶模50的卡槽中，通过顶模50的固定和压紧，实现铁丝网60的固定。在本发明的其它实施例中，限位板还可以呈层状，相邻两层之间均设置铁丝网60，从而可以模拟多层钢筋网。
隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的组装步骤：
(1)将内套筒10竖直放置在地面或专用底座上；
(2)在内套筒10的底端外侧套设底模40，再在内套筒10的外侧套设限位内板71，并使限位内板71与底模40接触；
(3)在内套筒10的外侧套设铁丝网60，并使铁丝网60的底端套设在限位内板71的外侧；
(4)在内套筒10的顶端外侧套设顶模50，使铁丝网60的顶端置于顶模50的卡槽中；
(5)将限位外板72套设在限位内板71的外侧，并使铁丝网60位于限位外板72和限位内板71之间；
(6)将外套筒20套设在底模40、顶模50以及限位外板72的外侧，并通过固定铁丝22进行缠绕后箍紧。
请参照图5和图6，一种基于上述隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的浇筑方法，包括以下步骤：
(1)浇筑装置进行组装前，在内套筒10的外侧壁以及外套筒20的内侧壁涂抹凡士林，便于模型成型后对内套筒10和外套筒20的脱模；
(2)在内套筒10的内侧填筑细河砂80，实现对内套筒10的定位与支撑；
(3)在外套筒20的外侧底部涂抹止浆材料23，避免混凝土浆液从此处渗漏；
(4)从浇筑口51向浇筑腔30中浇筑混凝土，养护后脱模，完成隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，其特征在于，包括：内套筒(10)和外套筒(20)，所述内套筒(10)和所述外套筒(20)环套间隔设置并形成浇筑腔(30)；所述浇筑腔(30)的底部设有底模(40)，所述浇筑腔(30)的顶部设有顶模(50)，所述浇筑腔(30)的中部设有铁丝网(60)；所述底模(40)上设有限位板；所述顶模(50)上设有与所述浇筑腔(30)连通的浇筑口(51)；所述铁丝网(60)的底端和顶端分别与所述限位板和所述顶模(50)连接。
2.根据权利要求1所述的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，其特征在于，所述限位板包括均呈环状的限位内板(71)和限位外板(72)，所述限位内板(71)和限位外板(72)环套间隔设置；所述限位外板(72)为多段；所述铁丝网(60)的底端卡在所述限位内板(71)和限位外板(72)之间。
3.根据权利要求2所述的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，其特征在于，所述限位内板(71)、限位外板(72)、底模(40)以及顶模(50)均为水晶板。
4.根据权利要求3所述的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，其特征在于，所述顶模(50)的底壁设有卡槽，所述铁丝网(60)的顶端卡在所述卡槽内。
5.根据权利要求4所述的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，其特征在于，所述底模(40)、顶模(50)、限位内板(71)以及限位外板(72)均与所述内套筒(10)和外套筒(20)接触。
6.根据权利要求1至5任一项所述的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置，其特征在于，所述外套筒(20)设有开口，所述开口处设有止浆条(21)；所述外套筒(20)的外侧通过固定铁丝(22)箍紧。
7.一种基于权利要求1至6任一项所述的隧道钢筋混凝土衬砌试验模型的浇筑装置的浇筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在内套筒(10)的外侧壁和外套筒(20)的内侧壁涂抹凡士林。
(2)在内套筒(10)的内侧填筑颗粒材料；
(3)在外套筒(20)的外侧底部涂抹止浆材料(23)；
(4)从浇筑口(51)向浇筑腔(30)中浇筑混凝土，养护后脱模。
8.根据权利要求7所述的浇筑方法，其特征在于，步骤(1)中，在浇筑装置组装前进行涂抹凡士林。
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