CN114235250A - 一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法 - Google Patents

一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114235250A
CN114235250A CN202111456591.XA CN202111456591A CN114235250A CN 114235250 A CN114235250 A CN 114235250A CN 202111456591 A CN202111456591 A CN 202111456591A CN 114235250 A CN114235250 A CN 114235250A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slurry
force
measuring ring
resultant
dowel bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111456591.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114235250B (zh
Inventor
王涵
王承震
于文端
王志成
陈永志
丁万涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
China Railway 14th Bureau Group Co Ltd
Original Assignee
Shandong University
China Railway 14th Bureau Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University, China Railway 14th Bureau Group Co Ltd filed Critical Shandong University
Priority to CN202111456591.XA priority Critical patent/CN114235250B/zh
Publication of CN114235250A publication Critical patent/CN114235250A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114235250B publication Critical patent/CN114235250B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明提供了一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法，包括试验架、测力环和传力杆，其中，所述试验架下方设置有用于盛放浆液的容器，所述试验架上方悬挂有所述测力环，测力环下方连接所述传力杆，传力杆下端用于连接待测试的管片；所述传力杆用于将待测试的管片在浆液中受到的纵向合力传输给测力环。本发明采用测力环读出管片模型在浆液中受到的纵向合力，并可多次重复试验。有效的提高了试验结果的准确性。

Description

一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法
技术领域
本发明属于试验装置技术领域，具体涉及一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着盾构隧道技术的日益普及，越来越多的大直径盾构隧道应运而生，施工过程中也面临着越来越多的挑战。在同步注浆阶段，由于注浆浆液密度较大且凝固时间较慢，导致管片在浆液中受到的浮力远大于其自身重力；由于盾尾空隙的存在，已建隧道容易发生管片错台、管缝漏水、轴线偏移等现象，严重危害施工安全。
目前解决上述问题的主要方法为在隧道内填置重物和增加剪力销以提高隧道的抗浮能力。但关于管片在浆液中受到的纵向合力大小还存在争议，仍处于探索阶段。由于缺少准确的纵向合力作为指导，常会导致上述抗浮措施矫枉过正，对隧道整体刚度造成不利影响同时也增加了施工成本。因此，需要准确测试纵向合力随时间的变化规律。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法，本发明能够得到纵向合力随时间的变化规律。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，包括试验架、测力环和传力杆，其中，所述试验架下方设置有用于盛放浆液的容器，所述试验架上方悬挂有所述测力环，测力环下方连接所述传力杆，传力杆下端用于连接待测试的管片；
所述传力杆用于将待测试的管片在浆液中受到的纵向合力传输给测力环。
作为可选择的实施方式，所述容器包括多个防水板，所述防水板围合成具有一定容纳空间的腔体。
作为可选择的实施方式，所述试验架上方为一刚性支架。
作为可选择的实施方式，所述传力杆的上端与测力环接触，下端与管片最上方的点接触。
作为可选择的实施方式，所述传力杆为刚性管。
作为可选择的实施方式，所述测力环的量程根据待测试的管片的外径确定。
作为进一步的限定，所述量程大于管片受到的浆液浮力计算值。
作为进一步的限定，所述浆液浮力计算值由以下公式计算得到：
管片受到的初始浆液上浮力与管片自身重力的比值λ为：
Figure BDA0003386835500000021
式中ρ浆液为浆液密度，ρ管片为管片密度，R为管片外径，r为管片内径，λ范围为4至5之间。
作为可选择的实施方式，所述管片在浆液中受到的纵向合力包括重力、浆液浮力、浆液抗力和传力杆反力。
基于上述装置的方法，包括以下步骤：
将测力环设置在试验架上；
在容器内倒入配置好的浆液，将待测试管片浸入浆液中；
将测力环、传力杆和待测试管片依次连接，读取此时测力环的数值，作为初始纵向合力；
每隔设定时间读取测力环的数值并记录，确定纵向合力随时间的变化规律。
作为可选择的实施方式，所述浆液液面与管片上端平齐。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用测力环读出管片模型在浆液中受到的纵向合力，并可多次重复试验。有效的提高了试验结果的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为试验模型示意图；
图2为管片受力图；
图3为传力杆示意图；
其中：1-1、试验架，1-2、测力环，1-3、传力杆，1-4、管片模型；2、支架，3、防水板，4、浆液。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。
一种管片在浆液4中受到纵向合力的测试装置，包括试验架1-1、测力环1-2、传力杆1-3和管片模型1-4。
所述试验架1-1主要用于盛放浆液4和放置测力环1-2。试验架1-1下部由防水板3围合而成，用于盛放浆液4；上方有钢管制成的支架2。其中支架需用抗弯强度较大的钢管制成，以减少管片上浮过程中测力环1-2发生位移，影响读数结果。
所述的测力环1-2用于读取管片在浆液4中受到的纵向合力，量程由管片模型1-4的外径确定。计算得到管片受到的浆液4浮力不应超过量程的3/5。试验开始后，测力环1-2上方固定在试验架1-1上的支架处，下方与传力杆1-3稳定接触。
所述的传力杆1-3主要用于将管片受到的纵向合力传递给测力环1-2。试验过程中传力杆1-3主要受到压缩应力，为了避免传力杆1-3发生较大变形以影响试验结果，因此传力杆1-3采用刚度较大的材料制成。传力杆1-3上端与测力环1-2接触，下端与管片模型1-4最上方的点接触。
所述的管片模型1-4主要用于模拟实际工程中的管片。为准确地模拟管片的受力特征，管片材料采用与实际工程中相同的材料制成。管片模型1-4的内径和外径采用与实际管片相同的几何相似比。这样做的目的是为了保证试验过程中管片受到的有效上浮力大于其重力。管片受到的初始浆液上浮力(不考虑浆液抗力)与管片自身重力的比值λ为：
Figure BDA0003386835500000051
式中ρ浆液为浆液密度，ρ管片为管片密度，R为管片外径，r为管片内径。
根据以往工程经验，λ范围为4至5之间。表明管片受到的有效浮力远大于其自身重力，因此会出现管片错缝等风险。λ在4至5之间时，便于采集测力环1-2的读数，使试验结果更精确。
当然，也可以直接用管片。
试验过程中，管片模型1-4在浆液中受到重力、浆液浮力、浆液抗力和传力杆1-3反力，平衡方程为：F浮力＝F反力+G+F抗力，由于浆液抗力不易测量。因此采用测力环1-2的读数F反力反映管片受到纵向合力的变化。
上述装置的测试方法，包括：
步骤一：所述测力环1-2固定于试验架1-1上的支架，支架采用抗弯强度较大的钢管，可防止试验过程中测力环1-2发生位移，提高试验的精确度。
步骤二：向试验架1-1下方防水板围成的区域内缓慢中倒入配置完成的浆液。同时将管片模型1-4浸入浆液中，浆液液面与管片模型1-4刚好平齐即可。
步骤三：管片模型1-4与测力环1-2中间放置传力杆1-3，并保持传力杆1-3的稳定。记录此时的读数，即初始时刻管片模型1-4在浆液中受到的纵向合力。
步骤四：取出管片模型1-4同时取下传力杆1-3，将管片模型重新浸入浆液中并保持液面高度与管片模型平齐，并重复步骤三。根据研究时长确定重复次数，即可得到管片模型1-4在浆液中受到的纵向合力随时间的变化规律。
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)

1.一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：包括试验架、测力环和传力杆，其中，所述试验架下方设置有用于盛放浆液的容器，所述试验架上方悬挂有所述测力环，测力环下方连接所述传力杆，传力杆下端用于连接待测试的管片；
所述传力杆用于将待测试的管片在浆液中受到的纵向合力传输给测力环。
2.如权利要求1所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述容器包括多个防水板，所述防水板围合成具有一定容纳空间的腔体。
3.如权利要求1所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述试验架上方为一刚性支架。
4.如权利要求1所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述传力杆的上端与测力环接触，下端与管片最上方的点接触。
5.如权利要求1所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述传力杆为刚性管。
6.如权利要求1所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述测力环的量程根据待测试的管片的外径确定。
7.如权利要求6所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述量程大于管片受到的浆液浮力计算值。
8.如权利要求6所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述浆液浮力计算值由以下公式计算得到：
管片受到的初始浆液上浮力与管片自身重力的比值λ为：
Figure FDA0003386835490000021
式中ρ浆液为浆液密度，ρ管片为管片密度，R为管片外径，r为管片内径，λ范围为4至5之间。
9.如权利要求1所述的一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置，其特征是：所述管片在浆液中受到的纵向合力包括重力、浆液浮力、浆液抗力和传力杆反力。
10.基于权利要求1-9中任一项所述的装置的方法，其特征是：包括以下步骤：
将测力环设置在试验架上；
在容器内倒入配置好的浆液，将待测试管片浸入浆液中；
将测力环、传力杆和待测试管片依次连接，读取此时测力环的数值，作为初始纵向合力；
每隔设定时间读取测力环的数值并记录，确定纵向合力随时间的变化规律。
CN202111456591.XA 2021-12-01 2021-12-01 一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法 Active CN114235250B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111456591.XA CN114235250B (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111456591.XA CN114235250B (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114235250A true CN114235250A (zh) 2022-03-25
CN114235250B CN114235250B (zh) 2023-04-07

Family

ID=80752634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111456591.XA Active CN114235250B (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114235250B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962902A (en) * 1974-09-23 1976-06-15 Etat Francais, Represented By Delegation Ministerielle Pour L'armement Apparatus for measuring variations in floatability of a float due to variations in pressure
CN102944348A (zh) * 2012-12-07 2013-02-27 中国石油集团工程设计有限责任公司 埋地管道上浮力测试装置及测试方法
CN109974924A (zh) * 2019-03-15 2019-07-05 上海隧道工程有限公司 盾构盾尾同步注浆浆液浮力测量装置及其测量方法
CN210487229U (zh) * 2019-10-14 2020-05-08 潘文忠 盾构盾尾同步注浆浆液浮力测量装置
CN111222275A (zh) * 2020-01-07 2020-06-02 河海大学 一种脱出盾尾的管片环上浮、错台精细化模型的建立方法
CN210893615U (zh) * 2019-10-18 2020-06-30 浙江科技学院 一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置
CN113125066A (zh) * 2021-03-08 2021-07-16 浙江工业大学 一种单环管片上浮力试验装置及其方法
CN113514232A (zh) * 2021-03-26 2021-10-19 山东大学 一种模拟盾构隧道施工过程管片上浮模型试验装置及方法
CN214748841U (zh) * 2021-06-21 2021-11-16 中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司 一种模拟盾构隧道锚杆抗浮效应的模型试验装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962902A (en) * 1974-09-23 1976-06-15 Etat Francais, Represented By Delegation Ministerielle Pour L'armement Apparatus for measuring variations in floatability of a float due to variations in pressure
CN102944348A (zh) * 2012-12-07 2013-02-27 中国石油集团工程设计有限责任公司 埋地管道上浮力测试装置及测试方法
CN109974924A (zh) * 2019-03-15 2019-07-05 上海隧道工程有限公司 盾构盾尾同步注浆浆液浮力测量装置及其测量方法
CN210487229U (zh) * 2019-10-14 2020-05-08 潘文忠 盾构盾尾同步注浆浆液浮力测量装置
CN210893615U (zh) * 2019-10-18 2020-06-30 浙江科技学院 一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置
CN111222275A (zh) * 2020-01-07 2020-06-02 河海大学 一种脱出盾尾的管片环上浮、错台精细化模型的建立方法
CN113125066A (zh) * 2021-03-08 2021-07-16 浙江工业大学 一种单环管片上浮力试验装置及其方法
CN113514232A (zh) * 2021-03-26 2021-10-19 山东大学 一种模拟盾构隧道施工过程管片上浮模型试验装置及方法
CN214748841U (zh) * 2021-06-21 2021-11-16 中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司 一种模拟盾构隧道锚杆抗浮效应的模型试验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张连凯: "盾构隧道同步注浆浆液上浮力试验研究", 《地基处理》 *
徐俊等: "盾构隧道施工中管片上浮力学时变特性研究", 《施工技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114235250B (zh) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102109405B (zh) 双向剪切流和双向阶梯剪切流下立管的涡激振动测试装置
CN103675231B (zh) 一种土层沉降测试仪及其试验方法
CN108072567B (zh) 一种塑料恒温应力腐蚀实验装置及方法
CN102012306B (zh) 双向剪切流下斜置立管的涡激振动旋转测试装置
CN102072805B (zh) 阶梯剪切流下斜置立管的涡激振动旋转测试装置
CN104280096A (zh) 一种自浮式水位测试计
CN102053001A (zh) 均匀流和阶梯均匀流下竖置立管的涡激振动旋转测试装置
CN102507439A (zh) 一种直接测定早龄期混凝土与钢筋粘结性能的测试装置及测定方法
CN111189698B (zh) 测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法
KR20090071102A (ko) 말뚝형 구조물의 재하실험장치
CN114235250B (zh) 一种管片在浆液中受到纵向合力的测试装置及方法
CN102410920A (zh) 阶梯剪切流下顶部可运动斜置立管涡激振动旋转测试装置
CN108627442A (zh) 一种多孔混凝土孔隙率快速测试装置
CN109900406B (zh) 膨胀土层负摩阻力转换系数测量装置、设计方法及测量方法
Bonopera et al. Axial load detection in compressed steel beams using FBG–DSM sensors
CN103645105B (zh) 一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测试方法
CN102854125A (zh) 测定钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测定方法
CN106969693B (zh) 一种膨胀充填体试块膨胀率测定装置
CN107422142A (zh) 压强法搅拌水流简易测速装置及测速方法
CN203811520U (zh) 树脂锚杆锚固质量测试专用实验台
CN202330250U (zh) 一种直接测定早龄期混凝土与钢筋粘结性能的测试装置
CN202869940U (zh) 测定钢筋沿长度方向锈蚀率的装置
CN211651594U (zh) 一种建筑工程专用倾斜度测量装置
CN103822863A (zh) 应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器
CN109723091B (zh) 一种测量钻井平台三桩腿波流载荷的实验装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant