CN111175134A - 一种管片抗拔、抗渗两用实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管片抗拔、抗渗两用实验装置及实验方法，包括固定设置的顶梁，所述顶梁连接有支架，所述支架固定有拉拔件，所述拉拔件能够与管片的灌浆孔螺栓连接，对管片提供拉拔力，所述支架正下方设置有固定设置的底座，所述底座上能够放置垫板，所述垫板上表面的边缘位置处设置有密封条，密封条上表面能够与管片外弧面接触，垫板能够通过固定件与管片固定连接，垫板与管片之间能够形成用于通入渗透水的空腔，所述支架还可拆卸的连接有荷载架，荷载架能够与管片接触，对管片施加向下的作用力，防止管片在拉拔件的拉拔作用下脱离支座，本发明的实验装置能够同时进行管片的抗拔实验和抗渗实验，节省了实验时间。
Description
技术领域
本发明涉及管片实验设备技术领域，具体涉及一种管片抗拔、抗渗两用实验装置及实验方法。
背景技术
管片作为盾构施工的主要装配构件，是盾构法隧道的永久衬砌机构，盾构管片直接影响隧道的防水性能及耐久性能。管片的抗拔、抗渗试验是检查管片灌浆孔的抗拨强度和管片防水性能是否达到设计要求的试验。发明人发现，目前所采用的试验装置，多为单一项目试验，往往一次只能检测一种性能，综合试验台也不能同时进行两项试验。而且管片抗渗试验时间较长，两种试验单独进行，管片吊装，试验装置安装复杂，尚未有一种试验装置或方法解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，能够实现管片一次完成抗拔实验和抗渗实验，操作简便快捷，节省了实验时间。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，包括固定设置的顶梁，所述顶梁连接有支架，所述支架固定有拉拔件，所述拉拔件能够与管片的灌浆孔螺栓连接，对管片提供拉拔力，所述支架正下方设置有固定设置的底座，所述底座上能够放置垫板，所述垫板上表面的边缘位置处设置有密封条，密封条上表面能够与管片外弧面接触，垫板能够通过固定件与管片固定连接，垫板与管片之间能够形成用于通入渗透水的空腔，所述支架还可拆卸的连接有荷载架，荷载架能够与管片接触，对管片施加向下的作用力，防止管片在拉拔件的拉拔作用下脱离支座。
进一步的，所述拉拔件包括固定在支架上的液压千斤顶，所述液压千斤顶与钢绞线的一端连接，钢绞线的另一端连接有抓举头，所述抓举头能够与管片内弧面的灌浆孔螺栓螺纹连接。
进一步的，所述液压千斤顶与钢绞线之间设置有拉力传感器，用于检测液压千斤顶对管片施加的拉拔载荷。
进一步的，所述荷载架固定有橡胶板，荷载架能够通过橡胶板与管片的内弧面接触，防止对管片内弧面造成损坏。
进一步的，所述支架与顶梁滑动连接，并能够利用锁紧件与顶梁锁紧固定。
进一步的，所述底座包括底板，所述底板上设置有多个支撑杆，所述垫板的下表面设置有与所述支撑杆相匹配的凹槽，支撑杆能够与凹槽的底部槽面接触，对垫板进行支撑。
进一步的，所述固定件包括用于设置在管片两个弧形端面两侧且沿管片周向分布的多个螺栓，所述螺栓能够穿过连杆和弹性压板，所述弹性压板能够与垫板的外弧面接触，连杆能够与管片的内弧面接触，所述螺栓能够连接锁紧螺母，所述锁紧螺母能够压紧在连杆上，将垫板与管片压紧。
进一步的，所述垫板上设置有进水口和排水口，所述进水口处能够连接进水管，排水口处能够连接排水管。
本发明还公开了一种管片抗拔、抗渗两用实验装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：将管片的外弧面与密封条的上表面接触，利用固定件将管片与垫板固定，使管片压紧密封条，将垫板放置在底座上，并在支架上安装荷载架，使荷载架与管片的内弧面接触，将垫板与管片形成的空腔与供水系统和排水管连接，将管片与拉拔件固定连接。
步骤2：利用供水系统向管片与垫板形成的空腔内注水，直至管片与垫板形成的空腔内水压达到设定抗渗压力，设定时间后记录管片内渗透水的渗透高度。
步骤3：达到设定的抗渗压力后，利用抗拔件对管片的灌浆孔螺栓分级施加载荷，并记录不同载荷下灌浆孔螺栓的位移值。
进一步的，所述步骤2进行之前，向管片与垫板形成的空腔内注入水检查管片与垫板形成的空腔的密封性。
本发明的有益效果：
1.采用本发明的实验装置，能够同时进行管片的抗渗实验和抗拔实验，节省了实验时间，管片只需采用一次吊装即可进行两项实验，提高了实验效率。
2.本发明的实验装置，管片能够通过固定件与垫板压紧固定，有效避免了拉拔试验使管片变形造成渗透水的外漏现象，使得抗渗实验和抗拔实验能够同时进行。
3.本发明的实验装置，荷载架通过橡胶板与管片接触，能够有效避免加载过程中荷载架对管片表面的损伤。
4.本发明的试验装置，固定件具有弹性压板，起到蓄能作用，保证了管片在轻微变形下垫板与管片外弧面空气的密封性，保证了抗渗试验的顺利进行。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构示意图；
图2为本发明实施例1垫板结构示意图；
其中，1.顶梁，2.立柱，3.支架，4.锁紧螺栓，5.液压千斤顶，6.钢绞线，7.抓举头，8.钢销，9.底板，10.支撑杆，11.垫板，12.凹槽，13.密封条，14.进水口，15.排水口，16.固定件，16-1.螺栓，16-2.锁紧螺母，16-3.连杆，16-4.弹性压板，17.管片，18.荷载架，19.橡胶板。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有的管片实验装置只能进行单一的抗渗或抗拔性能的检测，不同同时进行抗渗和抗拔性能的检测，针对上述问题，本申请提出了一种管片抗拔、抗渗两用实验装置。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-2所示，一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，包括顶梁1，所述顶梁两端与立柱2的顶端固定连接，所述立柱用于固定在地面基础上。
所述顶梁滑动连接有支架3，所述支架为U型结构，包括安装部和一体式设置在安装部两端的定位部，所述顶梁上设置有滑槽，所述定位部的顶端通过滑槽与顶梁滑动连接，并且能够利用锁紧件与顶梁锁紧固定，所述顶梁上设置有多个贯穿顶梁前后侧面的定位孔，所述锁紧件采用锁紧螺栓4，所述锁紧螺栓能够通过定位孔穿过顶梁，并螺纹连接锁紧螺母，所述锁紧螺母能够与顶梁的侧面压紧接触，所述锁紧螺栓设置在定位部的两侧，能够限制定位部的移动，进而实现支架与顶梁的锁紧固定，所述定位孔的位置设置能够使支架锁紧固定在顶梁的中部位置。
所述支架的安装部的中心部位安装有拉拔件，所述拉拔件包括液压千斤顶5，所述液压千斤顶与安装部固定连接，所述液压千斤顶的伸缩部与钢绞线6的一端连接，钢绞线的另一端能够与抓举头7固定连接，所述钢绞线与液压千斤顶的伸缩部之间设置有拉力传感器，拉力传感器能够检测到液压千斤顶对钢绞线施加的拉力。
所述抓举头与管片的灌浆孔螺栓相匹配，能够与管片的灌浆孔螺栓螺纹连接，所述抓举头顶端穿过有钢销8，所述钢销能够与钢绞线绑扎固定，实现钢绞线与抓举头的固定连接。
所述支架的正下方设置有底座，所述底座包括底板9，所述底板上设置有多个支撑杆10，所述底座用于支撑实验用管片。
所述实验装置还包括垫板11，所述垫板为与管片形状相匹配的弧形板，所述垫板下表面开设有多个与所述支撑杆相匹配的凹槽12，支撑杆能够与凹槽的底部槽面接触，实现支撑杆对垫板的支撑。
所述垫板上表面的四个边缘位置处固定有密封条13，所述密封条上表面能够与管片的外弧面接触，管片的外弧面与垫板的上表面之间形成用于容纳渗透水的空腔。
所述垫板上开设有进水口14和排水口15，所述进水口用于与供水系统连接，供水系统能够通过进水口向管片与垫板形成的空腔内注入渗透水，所述排水口能够连接排水管，用于排出管片与垫板形成的空腔内的水。
所述垫板能够通过固定件16与管片17固定连接，所述固定件包括多个螺栓16-1及锁紧螺母16-2，所述螺栓用于设置在管片的弧形端面两侧，沿管片周向设置，所述螺栓能够穿过连杆16-3和由橡胶材质制成的弹性压板16-4，使用时，所述弹性压板用于与垫板的外弧面接触，连杆用于与管片的内弧面接触，所述螺栓依次穿过弹性压板、垫板、密封条和连杆后旋紧锁紧螺母，所述锁紧螺母能够同螺栓的螺栓帽共同压紧垫板及管片，实现垫板和管片的锁紧固定。
所述支架的安装部底面还通过螺栓可拆卸的连接有荷载架18，荷载架能够与管片内弧面灌浆孔两侧的部位接触，能够对管片施加向下的作用力，防止管片在液压千斤顶的拉拔作用下向上运动，与底座分离。
所述荷载架固定有橡胶板19，荷载架通过橡胶板与管片内弧面接触，能够防止荷载架对管片施加向下的载荷时对管片表面造成损坏。
实施例2：
本实施例公开了一种实施例1所述的管片抗拔、抗渗两用实验装置的实验方法，包括以下步骤：
步骤1：将管片放置到垫板上，管片的外弧面与密封条的上表面接触，然后利用固定件将管片与垫板压紧固定，管片压紧密封条，管片外弧面与垫板之间形成用于注入渗透水的空腔，将固定好的管片与垫板吊装放置到底座上，利用支撑杆对垫板和管片进行支撑，将垫板的进水口与供水系统连接，将垫板的排水口与排水管连接，所述进水管通过水泵与外部水源连接，所述水泵采用手动加压泵，能够驱动外部水源的水经过进水管进入垫板与管片之间的空腔，所述进水管上设置有进水阀，所述排水管上设置有排水阀。关闭排水阀，打开进水阀，利用手动加压泵向垫板与管片的空腔内注入水，检查空腔的密封性，然后打开排水阀，排出空腔内的水。
移动支架至顶梁的中部位置，并利用锁紧螺栓锁紧固定，在支架上安装液压千斤顶，将抓举头与管片的灌浆孔螺栓螺纹固定连接后通过钢销与钢绞线固定连接，利用液压千斤顶对管片施加初步的拉拔力，将荷载架通过螺栓安装在支架上，荷载架通过橡胶板与管片的内弧面接触。
步骤2：打开进水阀和排水阀，利用手动加压泵向管片与垫板之间的空腔内注水，当排水管有水排出时，关闭排水阀，开始加压，加压按0.05MPa/min加压速度进行分级加压，依次加压至0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa……，直至达到设定抗渗压力，每级压力保持恒压10min，达到设定抗渗压力后，保持恒压2小时，检查管片是否有渗水现象，并观察管片侧面的渗透高度，作好记录。
步骤3：步骤2中达到设定抗渗压力后，液压千斤顶利用钢绞线和抓举头对管片施加拉拔载荷，采用分级加荷的方式，当荷载小于正常使用短期荷载检验值时，每组荷载为该荷载值的20％；当荷载大于该短期荷载值时，每组每组荷载为该荷载值的10％；当荷载接近承载力荷载检验值时，每组荷载为承载力检验荷载设计值的5％。每级恒载时间不低于3min。利用读数显微镜测量并记录在不同抗拔力下灌浆孔螺栓的位移值。分级加荷的方式采用现有管片抗拔实验加荷方式即可。
采用本实施例的实验装置，能够同时进行管片的抗渗实验和抗拔实验，节省了管片的吊装时间，节省了实验时间。整个实验装置设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广价值，促进了管片试验装备的发展，为管片实验装备的设计提供了新的思路，推动了管片实验一体化的进一步发展。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，包括固定设置的顶梁，所述顶梁连接有支架，所述支架固定有拉拔件，所述拉拔件能够与管片的灌浆孔螺栓连接，对管片提供拉拔力，所述支架正下方设置有固定设置的底座，所述底座上能够放置垫板，所述垫板上表面的边缘位置处设置有密封条，密封条上表面能够与管片外弧面接触，垫板能够通过固定件与管片固定连接，垫板与管片之间能够形成用于通入渗透水的空腔，所述支架还可拆卸的连接有荷载架，荷载架能够与管片接触，对管片施加向下的作用力，防止管片在拉拔件的拉拔作用下脱离支座。
2.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述拉拔件包括固定在支架上的液压千斤顶，所述液压千斤顶与钢绞线的一端连接，钢绞线的另一端连接有抓举头，所述抓举头能够与管片内弧面的灌浆孔螺栓螺纹连接。
3.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述液压千斤顶与钢绞线之间设置有拉力传感器，用于检测液压千斤顶对管片施加的拉拔载荷。
4.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述荷载架固定有橡胶板，荷载架能够通过橡胶板与管片的内弧面接触，防止对管片内弧面造成损坏。
5.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述支架与顶梁滑动连接，并能够利用锁紧件与顶梁锁紧固定。
6.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述底座包括底板，所述底板上设置有多个支撑杆，所述垫板的下表面设置有与所述支撑杆相匹配的凹槽，支撑杆能够与凹槽的底部槽面接触，对垫板进行支撑。
7.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述固定件包括用于设置在管片两个弧形端面两侧且沿管片周向分布的多个螺栓，所述螺栓能够穿过连杆和弹性压板，所述弹性压板能够与垫板的外弧面接触，连杆能够与管片的内弧面接触，所述螺栓能够连接锁紧螺母，所述锁紧螺母能够压紧在连杆上，将垫板与管片压紧。
8.如权利要求1所述的一种管片抗拔、抗渗两用实验装置，其特征在于，所述垫板上设置有进水口和排水口，所述进水口处能够连接进水管，排水口处能够连接排水管。
9.本发明还公开了一种权利要求1-8任一项所述的管片抗拔、抗渗两用实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将管片的外弧面与密封条的上表面接触，利用固定件将管片与垫板固定，使管片压紧密封条，将垫板放置在底座上，并在支架上安装荷载架，使荷载架与管片的内弧面接触，将垫板与管片形成的空腔与供水系统和排水管连接，将管片与拉拔件固定连接；
步骤2：利用供水系统向管片与垫板形成的空腔内注水，直至管片与垫板形成的空腔内水压达到设定抗渗压力，设定时间后记录管片内渗透水的渗透高度；
步骤3：达到设定的抗渗压力后，利用抗拔件对管片的灌浆孔螺栓分级施加载荷，并记录不同载荷下灌浆孔螺栓的位移值。
10.如权利要求9所述的管片抗拔、抗渗两用实验装置的实验方法，其特征在于，所述步骤2进行之前，向管片与垫板形成的空腔内注入水检查管片与垫板形成的空腔的密封性。
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| 沈东明: "地铁盾构管片吊装孔预埋件及其抗拔试验方法研究", 《交通标准化》 * |
| 王燕: "盾构管片抗渗检漏试验研究", 《长春工程学院学报(自然科学版)》 * |
| 贾琦: "轨交工程钢筋混凝土管片质量性能试验检验", 《中外建筑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115922608A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-07 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种微曲面气压孔管路快速安装夹具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111175134B (zh) | 2022-12-09 |
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