CN111175146A - 一种管片抗弯、抗渗两用试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管片抗弯、抗渗两用试验装置及方法，包括：加载机构：包括顶梁，所述顶梁底面固定有加载件，用于向待试验的管片提供竖直向下的载荷，所述加载件的下方设置有承载件，所述承载件用于支撑待试验的管片；渗水机构：包括与管片外弧面相匹配的垫板，所述垫板能够通过锁紧件与管片固定连接，所述垫板的内弧面设置有密封条，所述密封条能够与管片的外弧面紧密接触，使得垫板的内弧面与管片的外弧面形成用于容纳渗透水的空腔，所述垫板能够与供水系统连接，供水系统能够向所述空腔内注入设定压力的渗透水，本发明的试验装置能够同时进行管片抗弯、抗渗试验，节省了试验时间。
Description
技术领域
本发明涉及管片试验设备技术领域，具体涉及一种管片抗弯、抗渗两用试验装置及方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
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。管片的抗弯、抗渗试验是检查管片承受外来压力和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。而盾构管片在安装使用后往往在承载压力的同时承担着阻断隧道外侧水进入隧道通道的作用。现有试验均无法体现管片受弯引起挠度变化后的渗水情况。目前管片抗弯与抗渗试验是两个独立的实验过程，试验时间长，占用场地大，需要不同的试验样本，造成试验成本高，试验效率低，尚未有一种试验装置或者方法解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，能够同时进行管片的抗弯、抗渗试验，更接近盾构管片的实际工况，提高数据的真实有效性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，包括：
加载机构：包括顶梁，所述顶梁底面固定有加载件，用于向待试验的管片提供竖直向下的载荷，所述加载件的下方设置有承载件，所述承载件用于支撑待试验的管片；
渗水机构：包括与管片外弧面相匹配的垫板，所述垫板能够通过锁紧件与管片固定连接，所述垫板的内弧面设置有密封条，所述密封条能够与管片的外弧面紧密接触，使得垫板的内弧面与管片的外弧面形成用于容纳渗透水的空腔，所述垫板能够与供水系统连接，供水系统能够向所述空腔内注入设定压力的渗透水。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述锁紧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。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述加载件采用液压千斤顶，所述液压千斤顶与荷载架固定连接，能够通过荷载架向管片施加竖向荷载，所述液压千斤顶与荷载架之间设置有压力传感器，用于检测荷载大小。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述垫板设置有用于荷载架穿过的通孔，所述通孔处固定有密封圈，防止空腔内的渗透水泄漏。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述承载件包括能够设置在管片两端的承载块，所述承载块固定有与管片侧端面相匹配的承载板，所述承载板能够与管片的两个侧端面接触，对管片进行支撑。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述承载件与滑轨滑动连接，所述滑轨用于设置在基础上，能够满足不同规格管片的支撑需求。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述垫板上设置有进水口和出水口，所述进水口通过进水阀用于与供水系统连接，所述出水口处设置有排水阀。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述顶梁两端与立柱的顶端固定连接，立柱的底端用于固定在基础上。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述管片抗弯、抗渗两用试验装置还包括监测件，所述监测件用于监测管片的挠度。
第二方面，本发明的实施例提供了一种管片抗弯、抗渗两用试验装置的方法，将垫板放置在管片的外弧面上，并利用锁紧件与管片锁紧，密封条与管片外弧面贴紧接触，将安装有垫板的管片吊装至承载件上，利用承载件对管片进行支撑，利用供水系统向垫板内弧面与管片外弧面的空腔中注入设定压力的渗透水，达到设定抗渗压力后，利用加载件对管片施加荷载，检测管片的挠度，并记录管片的渗水情况。
本发明的有益效果：
1.本发明的试验装置，管片的外弧面设置有垫板，垫板通过密封条利用锁紧件压紧在管片的外弧面上，使得垫板与管片形成密封的空腔，在利用加载件进行加载的同时，能够利用空腔注入渗透水，以抗渗在先，抗弯在后的方式进行试验，试验时间短，实现了外荷载、水压力作用下的管片试验，更接近管片使用工况，整个试验装置占地小，试验成本低，效率高，安全可靠，具有很好的推广价值。
2.本发明的试验装置，锁紧件具有弹性压板，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.液压千斤顶，4.加载板，5.加载杆，6.承载块，7.承载板，8.滑轮，9.滑轨，10.垫板，11.密封条，12.通孔，13.螺栓，14.锁紧螺母，15.弹性压板，16.连杆，17.进水口，18.出水口，19.管片。
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，目前管片抗弯与抗渗试验是两个独立的实验过程，试验时间长，占用场地大，需要不同的试验样本，造成试验成本高，试验效率低，针对上述问题，本申请提出了一种管片抗弯、抗渗两用试验装置。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-2所示，一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，包括加载机构及渗水机构。
所述加载机构包括顶梁1，所述顶梁的两端与立柱的顶端焊接固定，所述立柱2的底端固定在地面基础上，所述顶梁的中心部位固定有加载件，所述加载件包括液压千斤顶3，所述液压千斤顶的伸缩部底端固定有荷载架，液压千斤顶的伸缩部与荷载架之间设置有压力传感器，用于检测液压千斤顶施加的荷载大小，所述荷载架包括与液压千斤顶固定连接的加载板4，所述加载板上设置有多个加载杆5，所述加载杆用于向管片施加载荷。
所述荷载架的下方设置有承载件，所述承载件用于对管片进行支撑，所述承载件包括四个承载块6，两个承载块用于支撑管片的一端，另外两个承载块用于支撑管片的另一端。
所述承载块的顶面设置有承载板7，所述承载板与水平面倾斜呈夹角设置，夹角度数与管片两侧的倾斜端面相匹配，能够支撑柱管片两侧的倾斜端面。
所述承载块的底部设置有滑轮8，承载块通过滑轮与固定在地面基础上的滑轨9滑动连接，承载块沿滑轨滑动，能够满足不同规格管片的支撑需求。
所述渗水机构包括与管片外弧面形状相匹配的垫板10，所述垫板的内弧面边缘处设置有密封条11，密封条能够与管片的外弧面接触，使管片的外弧面和垫板的内弧面之间形成用于注入渗透水的空腔。
所述垫板上设置有与所述加载杆相匹配的通孔12，加载杆能够通过通孔穿过垫板，对管片施加竖向荷载，所述通孔处固定有密封圈，用于密封加载杆与通孔孔壁的空隙，防止空腔中的渗透水泄漏。
所述垫板能够通过锁紧件与管片固定连接，所述锁紧件包括多个螺栓13及锁紧螺母14，所述螺栓用于设置在管片的弧形端面两侧，所述螺栓能够穿过连杆16和由橡胶材质制成的弹性压板15，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。
采用弹性压板，起到蓄能的作用，保证管片受到荷载产生轻微变形时，空腔的密封性。
所述垫板上设置有进水口17和出水口18，所述进水口处通过进水阀及手动加压泵与供水系统连接，供水系统能够通过进水口向空腔内注入渗透水，所述出水口处安装有排水阀，所述出水口用于排出空腔内的渗透水。
所述抗弯、抗渗两用试验装置还包括监测件，所述监测件用于监测管片的挠度，优选的，所述监测元件采用百分表。
实施例2：
本实施例公开了一种管片抗弯、抗渗两用试验装置的方法，包括以下步骤：
步骤1：利用锁紧件将垫板与管片19固定连接，密封条压紧管片的外弧面，管片与垫板形成用于注入渗透水的空腔，利用起吊设备将按照有垫板的管片吊装至承载件上，将垫板的进水口处连接供水系统。
步骤2：关闭排水阀，打开进水阀，在空腔内注入渗透水，检测空腔的密封性。
步骤3：在顶梁上安装液压千斤顶及荷载架。
步骤4：打开进水阀和排水阀，利用手动加压泵向空腔内注水，当出水口有水排出时，关闭排水阀，开始加压，加压按0.05MPa/min加压速度，加压至0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa……多级压力，每级恒压10min，直到加压到设计抗渗压力，恒压2小时，检查管片是否有渗水现象，观察侧面渗透高度，作好记录。
上述步骤4达到抗渗压力后，启动液压千斤顶，对管片施加载荷，采用分级加载，加载方式采用现有的管片抗弯试验加载方式即可，当荷载小于正常使用短期荷载检验值时，每级荷载为该荷载值的20％；达到设计荷载恒压半小时，记录各百分表读数；当荷载大于该荷载值时，每级荷载为该荷载值的10％；当荷载接近抗裂荷载检验值时，每级荷载为该荷载值的5％；当荷载接近承载力荷载减压之时，每级荷载为承载力检验荷载设计值得5％。每级荷载持续时间为10min。
加载过程中，采用百分表对管片的挠度进行实时监测，监测位置采用现有管片抗弯试验监测位置即可，在此不进行详细叙述。
试验完成后，打开排水阀，排出空腔内的渗透水，将管片取下，拆除锁紧件以备下次使用。
采用本实施例的试验装置，避免了抗弯、抗渗两个独立试验，用时长，占用场地大，操作复杂等问题；本实施例提供的试验方法，可同时进行两项试验，以抗渗在先，抗弯在后的方式，节省时间，实现了外荷载、水压力作用下的管片试验，更接近管片使用工况，具有很好的推广价值。
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)
1.一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，包括：
加载机构：包括顶梁，所述顶梁底面固定有加载件，用于向待试验的管片提供竖直向下的载荷，所述加载件的下方设置有承载件，所述承载件用于支撑待试验的管片；
渗水机构：包括与管片外弧面相匹配的垫板，所述垫板能够通过锁紧件与管片固定连接，所述垫板的内弧面设置有密封条，所述密封条能够与管片的外弧面紧密接触，使得垫板的内弧面与管片的外弧面形成用于容纳渗透水的空腔，所述垫板能够与供水系统连接，供水系统能够向所述空腔内注入设定压力的渗透水。
2.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述锁紧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。
3.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述加载件采用液压千斤顶，所述液压千斤顶与荷载架固定连接，能够通过荷载架向管片施加竖向荷载，所述液压千斤顶与荷载架之间设置有压力传感器，用于检测荷载大小。
4.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述垫板设置有用于荷载架穿过的通孔，所述通孔处固定有密封圈，防止空腔内的渗透水泄漏。
5.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述承载件包括能够设置在管片两端的承载块，所述承载块固定有与管片侧端面相匹配的承载板，所述承载板能够与管片的两个侧端面接触，对管片进行支撑。
6.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述承载件与滑轨滑动连接，所述滑轨用于设置在基础上，能够满足不同规格管片的支撑需求。
7.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述垫板上设置有进水口和出水口，所述进水口通过进水阀用于与供水系统连接，所述出水口处设置有排水阀。
8.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述顶梁两端与立柱的顶端固定连接，立柱的底端用于固定在基础上。
9.如权利要求1所述的一种管片抗弯、抗渗两用试验装置，其特征在于，所述管片抗弯、抗渗两用试验装置还包括监测件，所述监测件用于监测管片的挠度。
10.一种权利要求1-9任一项所述的管片抗弯、抗渗两用试验装置的方法，其特征在于，将垫板放置在管片的外弧面上，并利用锁紧件与管片锁紧，密封条与管片外弧面贴紧接触，将安装有垫板的管片吊装至承载件上，利用承载件对管片进行支撑，利用供水系统向垫板内弧面与管片外弧面的空腔中注入设定压力的渗透水，达到设定抗渗压力后，利用加载件对管片施加荷载，检测管片的挠度，并记录管片的渗水情况。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 250000 19 / F, building 2, Shun Tai Plaza, No. 2000, Shun Hua Road, high tech Zone, Jinan City, Shandong Province Applicant after: JINAN RAIL TRANSIT GROUP Co.,Ltd. Address before: 250014 No.5, Jiefang East Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Applicant before: JINAN RAIL TRANSIT GROUP Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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