CN115575253A - 一种综合管廊抗弯实验约束装置及使用方法 - Google Patents

一种综合管廊抗弯实验约束装置及使用方法 Download PDF

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CN115575253A CN202211303402.XA CN202211303402A CN115575253A CN 115575253 A CN115575253 A CN 115575253A CN 202211303402 A CN202211303402 A CN 202211303402A CN 115575253 A CN115575253 A CN 115575253A
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Abstract

本发明公开了一种综合管廊抗弯实验约束装置及使用方法，属于综合管廊施工领域，本装置通过基座顶部两端的三角撑以及三角撑上的水平弹簧，模拟综合管廊彼此之间的水平向相互作用；通过支撑板上的竖向弹簧模拟地基对综合管廊的竖向支撑，通过设置在预制综合管廊的接头部位处的测量组件检测抗弯实验所需各项数据进而完成实验。本发明基于向综合管廊结构施加竖向支撑以及水平向约束，可以模拟不同地层条件下地基基床系数对综合管廊提供的竖向支撑以及综合管廊管节之间的相互作用，该装置适用性强，同时结构简便，操作可控制性强，且保证了实验的安全，实施难度低，具有良好的推广价值。

Description

一种综合管廊抗弯实验约束装置及使用方法
技术领域
本发明属于综合管廊施工领域，具体涉及一种综合管廊抗弯实验约束装置及使用方法。
背景技术
近年来，随着城市现代化的飞速发展，地表管线容易造成城市环境治理问题，而地下管线在维修开挖时也会造成不必要的交通堵塞以及环境污染，基于此，管线入廊的做法，避免了地面反复开挖以及“空中蜘蛛网”问题，综合管廊的建设使得以上问题得到巨大改善。但是随着建设力度的加大，综合管廊结构自身也暴露出很多问题，其中最主要的当属结构自身破坏，进而危及内部管线。综合管廊因埋深较浅，其建设往往以明挖法为主，且随着对施工环境要求的加大，又同时能保证施工效率的情况下，预制综合管廊得到了很好的利用，该建设方法在全国各地都得到了很好的适用，但正因为其普遍性，使得综合管廊不得不面对不同的地层条件。预制综合管廊接头部位是薄弱区，其刚度要小于结构自身区域，不同的地层条件，对管廊接头的刚度贡献不同，而在接头防水性能以及结构强度要求基本一致的情况下，不同地层下对综合管廊接头刚度的需求就会不同，为此，制作一种用于研究预制综合管廊接头弯曲刚度的大型纵向约束实验装置，能够合理研究不同地层下预制综合管廊接头刚度变化，进而提出有针对性地改善对策，确保实际施工过程的结构安全，是客观有益且具有实际工程意义的。
当前，专门用于研究预制综合管廊接头弯曲刚度的实验装置十分罕见，并且相关实验装置由于结构十分复杂，适用性较差，操作困难，导致模拟实验效果不理想，无法满足抗弯实验的需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种综合管廊抗弯实验约束装置及使用方法，本装置结构简单，适用性强，便于操作，能够满足抗弯实验的需求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：
一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，包括基座；
所述基座顶部的两端分别阵列有三角撑；
所述三角撑的一条直角边固定在所述基座上，其另一条直角边连接有水平弹簧；
所述基座顶部一端的三角撑与所述基座顶部另一端的三角撑之间设置有支撑板，所述支撑板固定在所述基座的顶部；
所述支撑板上设置有竖向弹簧；
所述竖向弹簧上支撑有预制综合管廊，所述预制综合管廊固定在所述基座顶部两端的水平弹簧之间；
所述预制综合管廊的接头部位处设置有测量组件，所述测量组件用于测量所述预制综合管廊的接头部位的压力值与位移值。
进一步地，其特征在于，所述基座底部开设有多个螺栓孔B。
进一步地，所述基座顶部的两端分别开设有多个螺栓孔A，所述三角撑通过螺栓A和所述螺栓孔A固定在所述基座的顶部。
进一步地，所述三角撑的另一条直角边上开设有多个卡槽，所述卡槽内贯穿有水平螺栓，所述水平弹簧的一端通过水平螺栓固定在所述卡槽上。
进一步地，所述支撑板通过竖向螺栓安装在所述基座的顶部。
进一步地，所述支撑板上设置有刚轴，所述竖向弹簧套设在所述刚轴上。
进一步地，所述测量组件包括压力计、拉线式位移计、防水橡胶圈和位移计；
防水橡胶圈贴紧安装在所述预制综合管廊的接头部位的间隙内；
所述压力计插设在所述预制综合管廊的接头部位的间隙中，且紧贴所述防水橡胶圈的侧壁上。
所述拉线式位移计固定在所述预制综合管廊的接头部位的间隙处的左右两端；
所述位移计设置在所述预制综合管廊的接头部位的底部。
进一步地，所述预制综合管廊的接头部位底部间隙处的左右两端各设有1个所述位移计。
进一步地，所述基座顶部的两端分别设置有2个三角撑，四个三角撑呈矩形分布。
一种综合管廊抗弯实验约束装置的使用方法，基于上述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，包括如下步骤：
将基座安装固定在加载场地上；根据加载工况确定水平弹簧和竖向弹簧的使用个数；在基座的顶部左右两端分别安装三角撑；将支撑板放置在左右两端的三角撑之间并固定在基座的顶部；将水平弹簧分别固定在每个三角撑上；将竖向弹簧固定在支撑板上；将预制综合管廊放置在竖向弹簧上并固定在基座顶部两端的水平弹簧之间；在预制综合管廊的接头部位处安装测量组件；检查并初始化测量组件，进行预制综合管廊加载试验，记录各项试验数值。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种综合管廊抗弯实验约束装置，本装置通过基座顶部两端的三角撑以及三角撑上的水平弹簧，模拟综合管廊彼此之间的水平向相互作用；通过支撑板上的竖向弹簧模拟地基对综合管廊的竖向支撑，通过设置在预制综合管廊的接头部位处的测量组件检测抗弯实验所需各项数据进而完成实验。本发明基于向综合管廊结构施加竖向支撑以及水平向约束，可以模拟不同地层条件下地基基床系数对综合管廊提供的竖向支撑以及综合管廊管节之间的相互作用，该装置适用性强，同时结构简便，操作可控制性强，且保证了实验的安全，实施难度低，具有良好的推广价值。
进一步地，本发明通过在基座底部开设多个螺栓孔B，配合螺栓，使得本装置可牢牢固定在加载场地上，提高装置在加载实验中的稳定性。
进一步地，本发明通过在基座顶部的两端分别开设有多个螺栓孔A，并通过螺栓A将三角撑固定在基座顶部，这样，可根据不同的综合管廊尺寸长度调节左右两端三角撑之间的距离，使得本装置的适用性增大。
进一步地，本发明的三角撑另一条直角边上开设有多个卡槽，水平弹簧通过水平螺栓固定在卡槽中，这样，使得水平弹簧被牢牢固定在三角撑上，增加装置实验时的稳定性。
进一步地，本发明的支撑板上设置了刚轴，通过刚轴上套设竖向弹簧的方式，将竖向弹簧牢牢固定在支撑板上，增加装置实验时的稳定性。
进一步地，本发明的测量组件包括压力计、拉线式位移计、防水橡胶圈和位移计，拉线式位移计设置在预制综合管廊的接头部位的间隙处的左右两端，可测量预制综合管廊接头处的水平位移量；位移计设置在预制综合管廊的接头部位的底部，这样，可测量预制综合管廊连接处的竖向位移量；防水橡胶圈贴紧安装预制综合管廊的接头部位的间隙中，通过装配挤压防水橡胶圈，将接头处进行密封，可防止接头处渗水，并通过压力计对接头处的压力值进行测量，从而接头部位防水性的好坏程度。拉线式位移计15与竖向位移计17用以测量预制综合管廊6弯曲加载张开角度。
本发明还提供一种综合管廊抗弯实验约束装置的使用方法，基于上述综合管廊抗弯实验约束装置，本方法简单易操作，可保证综合管廊抗弯实验的效果，满足综合管廊抗弯实验的要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种综合管廊抗弯实验约束装置的结构正视图；
图2为本发明实施例提供的一种综合管廊抗弯实验约束装置的水平约束系统俯视图；
图3为本发明实施例提供的一种综合管廊抗弯实验约束装置的竖向约束系统的结构示意图；
图4为图1中方框所示位置的放大剖面图。
附图标记：
1-基座，2-螺栓孔A，3-三角撑，4-卡槽，5-水平弹簧，6-预制综合管廊，7-螺栓孔B，8-螺栓A，9-水平螺栓，10-支撑板，11-竖向螺栓，12-刚轴，13-竖向弹簧，14-压力计，15-拉线式位移计，16-防水橡胶圈，17-位移计。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种综合管廊抗弯实验约束装置，包括基座1；所述基座1顶部的两端分别阵列有三角撑3；所述三角撑3的一条直角边固定在所述基座1上，其另一条直角边连接有水平弹簧5；所述基座1顶部一端的三角撑3与所述基座1顶部另一端的三角撑3之间设置有支撑板10，所述支撑板10固定在所述基座1的顶部；所述支撑板10上设置有竖向弹簧13；所述竖向弹簧13上支撑有预制综合管廊6，所述预制综合管廊6固定在所述基座1顶部两端的水平弹簧5之间；所述预制综合管廊6的接头部位处设置有测量组件，所述测量组件用于测量所述预制综合管廊6的接头部位的压力值与位移值。
所述基座1底部开设有多个螺栓孔B7，配合螺栓，使得本装置可牢牢固定在加载场地上，提高装置在加载实验中的稳定性。
所述基座1顶部的两端分别开设有多个螺栓孔A2，所述三角撑3通过螺栓A8和所述螺栓孔A2固定在所述基座1的顶部，这样，可根据不同的综合管廊长度调节左右两端三角撑之间的距离，使得本装置的适用性增大。
所述三角撑3的另一条直角边上开设有多个卡槽4，所述卡槽4内贯穿有水平螺栓9，所述水平弹簧5的一端通过水平螺栓9固定在所述卡槽4上，这样，使得水平弹簧被牢牢固定在三角撑上，增加装置实验时的稳定性。
所述支撑板10通过竖向螺栓11安装在所述基座1的顶部。
所述支撑板10上设置有刚轴12，所述竖向弹簧13套设在所述刚轴12上，将竖向弹簧牢牢固定在支撑板上，增加装置实验时的稳定性。
所述测量组件包括压力计14、拉线式位移计15、防水橡胶圈16和位移计17，防水橡胶圈16贴紧安装在所述预制综合管廊6的接头部位的间隙内；所述压力计14插设在所述预制综合管廊6的接头部位的间隙中，且紧贴所述防水橡胶圈16的侧壁上。所述拉线式位移计15固定在所述预制综合管廊6的接头部位的间隙处的左右两端；所述位移计17设置在所述预制综合管廊6的接头部位的底部，拉线式位移计设置在预制综合管廊的接头部位的间隙处的左右两端，可测量预制综合管廊连接处的水平位移量；位移计设置在预制综合管廊的接头部位的底部，这样，可测量预制综合管廊接头处的竖向位移量；防水橡胶圈贴紧安装预制综合管廊的接头部位的间隙中，通过装配挤压防水橡胶圈，将接头处进行密封，可防止接头处渗水，并通过压力计对接头处的压力值进行测量，从而判断接头部位防水性的好坏程度，拉线式位移计15与竖向位移计17用以测量预制综合管廊6弯曲加载张开角度。
所述预制综合管廊6的接头部位底部间隙处的左右两端各设有1个所述位移计17，可测量预制综合管廊接头处的竖向位移量。
所述基座1顶部的两端分别设置有2个三角撑3，四个三角撑3呈矩形分布，使得本装置更加稳定。
本发明还提供一种综合管廊抗弯实验约束装置的使用方法，基于上述一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，包括如下步骤：
将基座1安装固定在加载场地上；根据加载工况确定水平弹簧5和竖向弹簧13的使用个数；在基座1的顶部左右两端分别安装三角撑3；将支撑板10放置在左右两端的三角撑3之间并固定在基座1的顶部；将水平弹簧5分别固定在每个三角撑3上；将竖向弹簧13固定在支撑板10上；将预制综合管廊6放置在竖向弹簧13上并固定在基座1顶部两端的水平弹簧5之间；在预制综合管廊6的接头部位处安装测量组件；检查并初始化测量组件，进行预制综合管廊6加载试验，记录各项试验数值。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例
如图1所示，本实施例提供一种综合管廊抗弯实验约束装置，包括基座1，螺栓孔A2，三角撑3，卡槽4，水平弹簧5，预制综合管廊6，螺栓孔B7，螺栓A8，水平螺栓9，支撑板10，竖向螺栓11，刚轴12，竖向弹簧13和测量组件。
支撑板10最好采用钢板，以提高本装置的稳定性。
其中，测量组件如图4所示，包括压力计14，拉线式位移计15，防水橡胶圈16和位移计17。
根据基座1安装定位，基座1预留有螺栓孔B7，可以通过地槽螺栓等与加载场地进行安装固定，基座1上方安装有三角撑3以及模拟地基对预制综合管廊6支撑的竖向弹簧13，竖向弹簧13使用数目根据现场加载需要进行计算得到，且均匀布置于预制综合管廊6底部并套设于刚轴12上，基座1与三角撑3通过螺栓孔A2并借助螺栓A8根据预制综合管廊6的尺寸进行定位连接，三角撑3上设置有水平弹簧5，水平弹簧5由卡槽4与水平螺栓9共同固定，水平弹簧5布置数目根据现场加载条件进行计算确定，可根据改变数目模拟不同地层条件下预制综合管廊6各管节之间的相互作用。
所述预制综合管廊6接头部位处布置有防水橡胶圈16，防水橡胶圈16侧壁压紧布置有压力计14，用以量测预制综合管廊6接头部位防水橡胶圈16与预制综合管廊6间的接触压力，进而判断接头部位的防水性。预制综合管廊6接头部位内壁上下缘布置有拉线式位移计15，预制综合管廊6接头部位外侧底部竖向布置有位移计17，拉线式位移计15与竖向位移计17用以测量预制综合管廊6弯曲加载张开角度。
具体实验方法：
选择好实验加载场地之后，对本装置的基座1进行定位，确认无误后通过螺栓孔B7进行基座1固定安装，基座1安装完成后，根据加载用预制综合管廊6尺寸，通过螺栓A8定位安装预制综合管廊6、基座1顶部一端的两三角撑3，再结合水平螺栓9安装三角撑3上的水平弹簧5，然后安装支撑板10，期间根据地基基床系数计算加载用竖向弹簧13数目并均匀布置(套设)于支撑板10上的刚轴12内，竖向弹簧13布置完成后，在竖向弹簧13上安装加载用预制综合管廊6，期间同时在预制综合管廊6接头部位的间隙处安装防水橡胶圈16、压力计14、拉线式位移计15以及竖向的位移计17，预制综合管廊6安装就位后安装另一侧两三角撑3与其上的水平弹簧5。
所有设备部件安装到位后检查压力计14、拉线式位移计15以及竖向的位移计17等测量仪器是否损坏，确认无误后记录初始数值，然后进行预制综合管廊接头弯曲刚度研究的加载试验，加载期间同时记录各测量仪器数值。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，包括基座(1)；
所述基座(1)顶部的两端分别阵列有三角撑(3)；
所述三角撑(3)的一条直角边固定在所述基座(1)上，其另一条直角边连接有水平弹簧(5)；
所述基座(1)顶部一端的三角撑(3)与所述基座(1)顶部另一端的三角撑(3)之间设置有支撑板(10)，所述支撑板(10)固定在所述基座(1)的顶部；
所述支撑板(10)上设置有竖向弹簧(13)；
所述竖向弹簧(13)上支撑有预制综合管廊(6)，所述预制综合管廊(6)固定在所述基座(1)顶部两端的水平弹簧(5)之间；
所述预制综合管廊(6)的接头部位处设置有测量组件，所述测量组件用于测量所述预制综合管廊(6)的接头部位的压力值与位移值。
2.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述基座(1)底部开设有多个螺栓孔B(7)。
3.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述基座(1)顶部的两端分别开设有多个螺栓孔A(2)，所述三角撑(3)通过螺栓A(8)和所述螺栓孔A(2)固定在所述基座(1)的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述三角撑(3)的另一条直角边上开设有多个卡槽(4)，所述卡槽(4)内贯穿有水平螺栓(9)，所述水平弹簧(5)的一端通过水平螺栓(9)固定在所述卡槽(4)上。
5.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述支撑板(10)通过竖向螺栓(11)安装在所述基座(1)的顶部。
6.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述支撑板(10)上设置有刚轴(12)，所述竖向弹簧(13)套设在所述刚轴(12)上。
7.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述测量组件包括压力计(14)、拉线式位移计(15)、防水橡胶圈(16)和位移计(17)；
防水橡胶圈(16)贴紧安装在所述预制综合管廊(6)的接头部位的间隙内；
所述压力计(14)插设在所述预制综合管廊(6)的接头部位的间隙中，且紧贴所述防水橡胶圈(16)的侧壁上；
所述拉线式位移计(15)固定在所述预制综合管廊(6)的接头部位的间隙处的左右两端；
所述位移计(17)设置在所述预制综合管廊(6)的接头部位的底部。
8.根据权利要求7所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述预制综合管廊(6)的接头部位底部间隙处的左右两端各设有1个所述位移计(17)。
9.根据权利要求1所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，所述基座(1)顶部的两端分别设置有2个三角撑(3)，四个三角撑(3)呈矩形分布。
10.一种综合管廊抗弯实验约束装置的使用方法，基于权利要求1-9任一项所述的一种综合管廊抗弯实验约束装置，其特征在于，包括如下步骤：
将基座(1)安装固定在加载场地上；根据加载工况确定水平弹簧(5)和竖向弹簧(13)的使用个数；在基座(1)的顶部左右两端分别安装三角撑(3)；将支撑板(10)放置在左右两端的三角撑(3)之间并固定在基座(1)的顶部；将水平弹簧(5)分别固定在每个三角撑(3)上；将竖向弹簧(13)固定在支撑板(10)上；将预制综合管廊(6)放置在竖向弹簧(13)上并固定在基座(1)顶部两端的水平弹簧(5)之间；在预制综合管廊(6)的接头部位处安装测量组件；检查并初始化测量组件，进行预制综合管廊(6)加载试验，记录各项试验数值。
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