CN113654922A - 一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置 - Google Patents

一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，通过固定装置将胶结预应力拼装式管廊模型试件的底端固定在反力台座上，再通过加载装置对胶结预应力拼装式管廊模型试件的顶端进行稳定的加载，在扭转平衡装置的稳定下发生相对扭转直至破坏，通过角度测量结果得出各管节相对转角及位移与荷载大小的关系曲线，通过应变片测量模型试件表面及预应力筋的应变，便可弄清胶结预应力拼装式管廊接缝处的受扭状况、变形特征及破坏模式。

Description

一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置
技术领域
本发明专利涉及一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置。
背景技术
所谓综合管廊，就是“地下城市管道综合走廊”，即在城市地下建造一个隧道空间，将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、设计、建设和管理。
胶结预应力拼装式管廊的主要特点是横截面方向整体预制，纵向则根据需要划分为一定长度的节段(一般为2m左右)。胶结预应力拼装式管廊具有施工效率高、质量易于控制、可有效缩短现场施工周期、降低综合建造成本等优点。胶结预应力拼装式管廊一般适用于单舱或双舱且横截面尺寸不大的综合管廊。
胶结预应力拼装式管廊各管段间接头是综合管廊的薄弱环节，其力学性能显著影响着衬砌结构整体的力学行为。为了使管廊衬砌结构的设计安全、合理，需弄清变形缝接头的受扭状况、变形特征及破坏模式。
因此，需要一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，对胶结预应力拼装式管廊的接缝进行扭转测试。
发明内容
本发明专利提供了一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其克服了背景技术所存在的不足。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，适用于胶结预应力拼装式管廊模型试件，其特征在于包括：限定胶结预应力拼装式管廊模型试件一端的固定装置、用于确保胶结预应力拼装式管廊模型试件绕形心进行转动的扭转平衡装置、用于对胶结预应力拼装式管廊模型试件施加扭矩的加载装置以及用于检测胶结预应力拼装式管廊模型试件各部位应变情况的测试装置；
所述胶结预应力拼装式管廊模型试件竖直放置，胶结预应力拼装式管廊模型试件的底端通过固定装置与反力台座进行连接，胶结预应力拼装式管廊模型试件的顶端与扭转平衡装置进行连接，加载装置与扭转平衡装置进行连接，胶结预应力拼装式管廊模型试件在加载装置作用及扭转平衡装置的稳定下发生相对扭转。
在一较佳实施例中：所述胶结预应力拼装式管廊模型试件按一定比例缩尺制作；所述胶结预应力拼装式管廊模型试件由多个管节拼接而成，所述管节间采用贯穿式预应力筋进行连接，预应力根据相似比确定。
在一较佳实施例中：所述固定装置包括地锚梁、螺栓和地锚，所述地锚梁通过地锚与反力台座固接，胶结预应力拼装式管廊模型试件的底端通过螺栓与所述地锚梁进行固接。
在一较佳实施例中：所述扭转平衡装置包括支撑架、固定夹具和转轴；
所述支撑架固接在反力墙上，所述固定夹具用于固定胶结预应力拼装式管廊模型试件的顶端管节，所述转轴与固定夹具固接，并通过支撑架的限位作用，确保胶结预应力拼装式管廊模型试件绕自身几何形心发生相对扭转。
在一较佳实施例中：所述固定夹具包括十字框架、纵向水平限位板和横向水平限位板；
所述十字框架的中心与转轴固接，所述纵向水平限位板可前后滑动地装接在十字框架上，所述横向水平限位板可左右滑动地装接在十字框架上，纵向水平限位板和横向水平限位板之间围成矩形框，胶结预应力拼装式管廊模型试件固定于该矩形框内。
在一较佳实施例中：所述加载装置包括液压千斤顶、圆球形接头和水平滑槽；
两个液压千斤顶轴对称布置，液压千斤顶的一端固接于反力墙上，液压千斤顶的另一端与圆球形接头固接，圆球形接头置于水平滑槽中，通过水平滑槽的限位作用，确保液压千斤顶在胶结预应力拼装式管廊模型试件上施加扭矩，并产生相对扭转。
在一较佳实施例中：所述测试装置包括应变计、角度测量装置和裂缝测试仪；
所述应变计按一定间距布置，黏贴于胶结预应力拼装式管廊模型试件和预应力钢筋表面，用于测量管节和预应力钢筋的应变分布；角度测量装置安装在胶结预应力拼装式管廊模型试件每一管节接缝处，用于测量接缝处两侧管节所产生的相对扭转角；裂缝测试仪用于测量加载过程中管节出现的裂缝。
在一较佳实施例中：展开性能测试试验时，所述的加载装置逐级加载，从而获得每一管节接缝处的相对扭转角随施加扭矩的变化关系；当相对扭转角随扭矩变化速率急剧增加时停止加载，并将停止加载时的前一级扭矩作为管节接缝的抗扭极限承载力。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本发明提供了一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，原理简单明确，实验操作方便，通过固定装置将胶结预应力拼装式管廊模型试件的底端固定在反力台座上，再通过加载装置对胶结预应力拼装式管廊模型试件的顶端进行稳定的加载，在扭转平衡装置的稳定下发生相对扭转直至破坏，通过角度测量结果得出各管节相对转角及位移与荷载大小的关系曲线，通过应变片测量模型试件表面及预应力筋的应变，便可弄清胶结预应力拼装式管廊接缝处的受扭状况、变形特征及破坏模式。
2.本发明提供了一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，固定装置简单易操作，且可以适用于任意尺寸的胶结预应力拼装式管廊模型试件。
3.本发明提供了一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，扭转平衡装置的固定夹具可根据胶结预应力拼装式管廊模型试件尺寸进行调节，使扭转平衡装置的转轴的轴心置于胶结预应力拼装式管廊模型试件的几何形心，确保证胶结预应力拼装式管廊模型试件绕几何形心发生相对扭转。
附图说明
图1绘示了一较佳实施例的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置的整体示意图。
图2绘示了一较佳实施例的固定装置的结构示意图。
图3绘示了一较佳实施例的扭转平衡装置及加载装置的结构示意图。
图4绘示了一较佳实施例的检测装置的结构示意图。
图中：胶结预应力拼装式管廊模型试件—1；固定装置—2；地锚梁—21；地锚—22；螺栓—23；扭转平衡装置—3；支撑架—31；转轴—32；固定夹具—33；十字框架—331；横向水平限位板—332；纵向水平限位板—333；加载装置—4；液压千斤顶—41；圆球形接头—42；水平滑槽—43；应变计—51；角度测量装置—52。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请查阅图1至图4，一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置的一较佳实施例，其适用于胶结预应力拼装式管廊模型试件1，按一定比例缩尺制作，管节间采用贯穿式预应力筋进行连接，预应力按相似比确定后施加，胶结预应力拼装式管廊模型试件竖直放置。例中，胶结预应力拼装式管廊模型试件1为一双舱管廊的缩尺模型。
所述的一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，它包括用于限定胶结预应力拼装式管廊模型试件1底端位移及转动的固定装置2、用于确保胶结预应力拼装式管廊模型试件1绕形心进行转动的扭转平衡装置3、用于对胶结预应力拼装式管廊模型试件1施加扭矩的加载装置4和用于检测胶结预应力拼装式管廊模型试件1各部位应变情况的测试装置。胶结预应力拼装式管廊模型试件1竖直放置，胶结预应力拼装式管廊模型试件1的底端通过固定装置2与反力台座进行连接，胶结预应力拼装式管廊模型试件1的顶端与扭转平衡装置3进行连接，加载装置4与扭转平衡装置3进行连接，胶结预应力拼装式管廊模型试件1在加载装置4作用及扭转平衡装置3的稳定下发生相对扭转。
如图2所示，所述固定装置2包括地锚梁21、地锚22和螺栓23，所述地锚梁21通过地锚22与反力台座固接，胶结预应力拼装式管廊模型试件1的底端通过螺栓23与所述地锚梁21进行固接。地锚梁21之间间距可随意调节，适用于任意尺寸的胶结预应力拼装式管廊模型试件1。
如图3所示，所述扭转平衡装置3包括支撑架31、固定夹具32和转轴33，所述支撑架31固接在反力墙上，所述固定夹具32用于固定胶结预应力拼装式管廊模型试件1的顶端管节，所述转轴33与固定夹具32固接，并通过支撑架31的限位作用，确保胶结预应力拼装式管廊模型试件1绕几何形心发生相对扭转。
具体的，所述固定夹具32包括十字框架321、纵向水平限位板322和横向水平限位板323，所述十字框架321的中心与转轴固接，所述纵向水平限位板322可前后滑动地装接在十字框架321上，所述横向水平限位板323可左右滑动地装接在十字框架321上，纵向水平限位板322和横向水平限位板323之间围成矩形框，胶结预应力拼装式管廊模型试件1固定于该矩形框内，故固定夹具33可以带动胶结预应力拼装式管廊模型试件1发生相对扭转。
如图3所示，所述加载装置4包括液压千斤顶41、圆球形接头42和水平滑槽43。两个液压千斤顶41轴对称布置，液压千斤顶41的一端固接于反力墙上，液压千斤顶41的另一端与圆球形接头42固接，圆球形接头42置于水平滑槽43中，通过水平滑槽43的限位作用，确保液压千斤顶41在胶结预应力拼装式管廊模型试件1上施加扭矩，并产生相对扭转。
如图4所示，所述测试装置包括应变计51、角度测量装置52和裂缝测试仪。应变计51按一定间距布置，黏贴于胶结预应力拼装式管廊模型试件和预应力钢筋表面，用于测量管节和预应力钢筋的应变；角度测量装置52安装在胶结预应力拼装式管廊模型试件1每一管节接缝处，用于测量接缝处两侧管节所产生的相对扭转角；裂缝测试仪用于测量加载过程中管节出现的裂缝。
在测试过程中，先将胶结预应力拼装式管廊模型试件1竖直放置，将胶结预应力拼装式管廊模型试件1的底端固接在反力台座上，
接着将扭转平衡装置3中的固定夹具32与预应力拼装式管廊模型试件1的顶端装接，将十字框架321的中心对准预应力拼装式管廊模型试件1的形心，再将纵向水平限位板322和横向水平限位板323压抵预应力拼装式管廊模型试件1，直至二者之间无相对位移，再依次安装转轴33和支撑架31，使转轴33的轴心与十字框架321中心重合，支撑架31的固接于反力墙上。
再接着，安装加载装置4，将水平滑槽43与纵向水平限位板322固接，并将液压千斤顶41与圆球形接头42固接，再将圆球形接头42置于水平滑槽43中，调整两个液压千斤顶41的位置，保证胶结预应力拼装式管廊模型试件1受力均匀。
然后，对胶结预应力拼装式管廊模型试件1进行逐级加载，两个液压千斤顶分别提供拉力和压力，在扭转平衡装置3的稳定下发生相对扭转，直至破坏；从而获得每一管节接缝处的相对扭转角随施加扭矩的变化关系；当相对扭转角随扭矩变化速率急剧增加时停止加载，并将停止加载时的前一级扭矩作为管节接缝的抗扭极限承载力。最后，通过角度测量结果52得出各管节相对转角及位移与荷载大小的关系曲线，通过应变片51测量模型试件表面及预应力筋的应变，便可弄清胶结预应力拼装式管廊接缝处的受扭状况、变形特征及破坏模式。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，适用于胶结预应力拼装式管廊模型试件，其特征在于包括：限定胶结预应力拼装式管廊模型试件一端的固定装置、用于确保胶结预应力拼装式管廊模型试件绕形心进行转动的扭转平衡装置、用于对胶结预应力拼装式管廊模型试件施加扭矩的加载装置以及用于检测胶结预应力拼装式管廊模型试件各部位应变情况的测试装置；
所述胶结预应力拼装式管廊模型试件竖直放置，胶结预应力拼装式管廊模型试件的底端通过固定装置与反力台座进行连接，胶结预应力拼装式管廊模型试件的顶端与扭转平衡装置进行连接，加载装置与扭转平衡装置进行连接，胶结预应力拼装式管廊模型试件在加载装置作用及扭转平衡装置的稳定下发生相对扭转。
2.根据权利要求1所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：所述胶结预应力拼装式管廊模型试件按一定比例缩尺制作；所述胶结预应力拼装式管廊模型试件由多个管节拼接而成，所述管节间采用贯穿式预应力筋进行连接，预应力根据相似比确定。
3.根据权利要求1所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：所述固定装置包括地锚梁、螺栓和地锚，所述地锚梁通过地锚与反力台座固接，胶结预应力拼装式管廊模型试件的底端通过螺栓与所述地锚梁进行固接。
4.根据权利要求1所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：所述扭转平衡装置包括支撑架、固定夹具和转轴；
所述支撑架固接在反力墙上，所述固定夹具用于固定胶结预应力拼装式管廊模型试件的顶端管节，所述转轴与固定夹具固接，并通过支撑架的限位作用，确保胶结预应力拼装式管廊模型试件绕自身几何形心发生相对扭转。
5.根据权利要求4所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：所述固定夹具包括十字框架、纵向水平限位板和横向水平限位板；
所述十字框架的中心与转轴固接，所述纵向水平限位板可前后滑动地装接在十字框架上，所述横向水平限位板可左右滑动地装接在十字框架上，纵向水平限位板和横向水平限位板之间围成矩形框，胶结预应力拼装式管廊模型试件固定于该矩形框内。
6.根据权利要求1所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：所述加载装置包括液压千斤顶、圆球形接头和水平滑槽；
两个液压千斤顶轴对称布置，液压千斤顶的一端固接于反力墙上，液压千斤顶的另一端与圆球形接头固接，圆球形接头置于水平滑槽中，通过水平滑槽的限位作用，确保液压千斤顶在胶结预应力拼装式管廊模型试件上施加扭矩，并产生相对扭转。
7.根据权利要求1所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：所述测试装置包括应变计、角度测量装置和裂缝测试仪；
所述应变计按一定间距布置，黏贴于胶结预应力拼装式管廊模型试件和预应力钢筋表面，用于测量管节和预应力钢筋的应变分布；角度测量装置安装在胶结预应力拼装式管廊模型试件每一管节接缝处，用于测量接缝处两侧管节所产生的相对扭转角；裂缝测试仪用于测量加载过程中管节出现的裂缝。
8.根据权利要求6所述的胶结预应力拼装式管廊的接缝抗扭性能模型测试装置，其特征在于：展开性能测试试验时，所述的加载装置逐级加载，从而获得每一管节接缝处的相对扭转角随施加扭矩的变化关系；当相对扭转角随扭矩变化速率急剧增加时停止加载，并将停止加载时的前一级扭矩作为管节接缝的抗扭极限承载力。
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