CN115655865A - 模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其中混凝土管片沿纵向具有相对的安装侧端以及试验侧端，模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置包括固定架以及加压组件，固定架用以供安装侧端安置，加压组件包括设于固定架与试验侧端之间的多个加压装置，多个加压装置沿混凝土管片的长度方向间隔设置，用以对试验侧端的不同位置加载压力，通过设置多个加压装置，以对混凝土管片的不同位置同时施压压力，用以模拟盾构机掘进过程中，混凝土管片在局部压力作用下产生的劈拉应力进行试验，以便研究混凝土管片在未达到抗压强度时受劈拉应力影响而产生裂缝的问题。

Description

模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置

技术领域

本发明涉及混凝土管片试验技术领域，特别涉及一种模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置。

背景技术

盾构法施工的隧道，在我国目前施工的隧道中已经占有相当的份额。目前用于盾构法施工的混凝土管片，除了在正常使用阶段受到的荷载之外，施工阶段对于管片的吊装、运输、贮存和安装等都可能使得管片出现裂缝。尤为重要的是，在盾构机掘进的过程中，千斤顶与管片之间的作用属于局部受压。在千斤顶局部压应力作用下，在未到达混凝土抗压强度时，管片会产生劈拉应力，并产生裂缝。千斤顶的布置方式和接触面积会显著影响到这种开裂现象。在此受力状态下，管片的传力机制十分复杂，需要通过合适的试验装置进行模拟试验，方可验证管片的安全性。故如设计一种简易可行且较为准确的用于模拟混凝土管片在局部压应力作用下力学性能的试验装置，以满足对盾构机掘进过程中混凝土管片力学性能的测试要求是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，旨在解决如设计一种简易可行且较为准确的用于模拟混凝土管片在局部压应力作用下力学性能的试验装置，以便验证盾构机掘进过程中混凝土管片力的安全性的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，用于混凝土管片的模拟测试，所述混凝土管片沿纵向具有相对的安装侧端以及试验侧端，所述模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置包括：

固定架，用以供所述安装侧端安置；以及，

加压组件，包括设于所述固定架与试验侧端之间的多个加压装置，多个所述加压装置沿所述混凝土管片的长度方向间隔设置，用以对所述试验侧端的不同位置加载压力。

可选地，所述加压装置包括液压千斤顶。

可选地，所述加压装置与所述混凝土管片之间设有垫板。

可选地，所述垫板的材质包括弹性材质。

可选地，所述垫板可拆卸安装于所述加压装置。

可选地，所述混凝土管片沿横向具有相对的两个连接侧端，所述模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置还包括夹持结构，所述夹持结构包括沿水平向活动设置的两个夹持部，两个所述夹持部分别对应两个所述连接侧端设置，用以沿水平向夹持所述混凝土管片。

可选地，所述夹持部设有通孔；

所述夹持结构还包括：

连接杆，两端分别对应穿设于两个所述通孔；以及，

两个夹持螺栓，分别螺纹套设于所述连接杆的两端，用以驱动两个所述夹持部夹持所述混凝土管片。

可选地，所述通孔、所述连接杆以及两个所述夹持螺栓呈一一设置为夹持组，所述夹持组设置多个，多个所述夹持组间隔布设于所述夹持部。

可选地，所述夹持部包括竖向安置的工字钢。

可选地，所述固定架对应所述连接杆的两端设有两个限位孔，所述连接杆的两端穿过所述通孔后分别穿设于两个所述限位孔。

本发明的技术方案中，通过设置所述固定架，以供所述加压组件对所述混凝土管片施压，以便对所述混凝土管片进行压力试验，同时通过设置多个所述加压装置，以对所述混凝土管片的不同位置同时施压压力，用以模拟盾构机掘进过程中，所述混凝土管片在局部压力作用下产生的劈拉应力进行试验，以便研究所述混凝土管片在未达到抗压强度时受劈拉应力影响而产生裂缝的问题，从而使得所述模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置能够满足对盾构机掘进过程中混凝土管片力学性能的测试要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置的一实施例的主视结构示意图；

图2为图1中的夹持结构的立体结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

盾构法施工的隧道，在我国目前施工的隧道中已经占有相当的份额。目前用于盾构法施工的混凝土管片，除了在正常使用阶段受到的荷载之外，施工阶段对于管片的吊装、运输、贮存和安装等都可能使得管片出现裂缝。尤为重要的是，在盾构机掘进的过程中，千斤顶与管片之间的作用属于局部受压。在千斤顶局部压应力作用下，在未到达混凝土抗压强度时，管片会产生劈拉应力，并产生裂缝。千斤顶的布置方式和接触面积会显著影响到这种开裂现象。在此受力状态下，管片的传力机制十分复杂，需要通过合适的试验装置进行模拟试验，方可验证管片的安全性。

鉴于此，本发明提供一种模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，旨在解决如设计一种简易可行且较为准确的用于模拟管片在局部压应力作用下力学性能的试验装置，以便验证盾构机掘进过程中混凝土管片的安全性的问题。其中，图1至图2为本发明提供的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置的一实施例的结构示意图。

请参阅图1和图2，用于混凝土管片5的模拟测试，所述混凝土管片5沿纵向具有相对的安装侧端51以及试验侧端52，所述模拟混凝土管片5局部荷载力学性能的试验装置100包括固定架1以及加压组件2，所述固定架1用以供所述安装侧端51安置，所述加压组件2包括设于所述固定架1与试验侧端52之间的多个加压装置21，多个所述加压装置21沿所述混凝土管片5的长度方向间隔设置，用以对所述试验侧端52的不同位置加载压力。

本发明的技术方案中，通过设置所述固定架1，以供所述加压组件2对所述混凝土管片5施压，以便对所述混凝土管片5进行压力试验，同时通过设置多个所述加压装置21，以对所述混凝土管片5的不同位置同时施压压力，用以模拟盾构机掘进过程中，所述混凝土管片5在局部压力作用下产生的劈拉应力进行试验，以便研究所述混凝土管片5在未达到抗压强度时受劈拉应力影响而产生裂缝的问题，从而使得所述模拟混凝土管片5局部荷载力学性能的试验装置100能够满足对盾构机掘进过程中混凝土管片5力学性能的测试要求。

需要说明的是，所述加压装置21可以是固定安装于所述固定架1，所述加压装置21也可以是活动安装于所述固定架1等，本发明对此不作限定，具体地，在本实施例中，所述加压装置21的位置沿所述混凝土管片5的长度方向可调整，以便调整相邻两个所述加压装置21之间的间距，从而有助于研究相邻两个所述加压装置21之间间距与劈拉应力之间的关系。此外，当不同位置处的多个所述加压装置21的施压荷载相同时，能够模拟直线布置的盾构隧道施工中混凝土管片5的受力，当不同位置处的多个所述加压装置21的施压荷载不同相同时，能够模拟曲线布置的盾构隧道施工中混凝土管片5的受力，如此，通过调整不同位置处的所述加压装置21的施压荷载，能够模拟不同情况的盾构隧道施工中混凝土管片5的受力。

进一步地，所述加压装置21包括液压千斤顶，用以精确控制所述加压装置21对所述混凝土管片5施加的荷载，以便研究所述混凝土管片5在不同荷载下的开裂情况。

通常来说，所述加压装置21与所述混凝土管片5侧端的尺寸相差较大，不便于所述加压装置21施加压力，为此，在本实施例中，所述加压装置21与所述混凝土管片5之间设有垫板3，如此，通过设置所述垫板3进行过渡，以便所述加压装置21施加压力。进一步地，所述垫板3的材质包括弹性材质，以使所述垫板3与所述混凝土管片5形成柔性接触，避免所述混凝土管片5因硬性抵压而损伤。可以理解的是，所述弹性材质可以是橡胶，也可以是塑料等，本发明对此不作限定。

所述垫板3与所述加压装置21的连接方式有多种，所述垫板3与所述加压装置21可以是粘接固定连接，也可以是通过螺栓可拆卸连接等，本发明对此不作限定，具体地，在本实施例中，所述垫板3可拆卸安装于所述加压装置21，如此，采用可拆卸连接，方便装卸所述垫板3，以便根据所述加压装置21的尺寸调整所述垫板3，以使所述垫板3与所述加压装置21相适应。

由于盾构机在掘进过程中，后一环管片已经拼装完成，如果将单一管片作为研究对象，则所研究的管片还将受到两侧管片的横向约束。为此，在本实施中，请参阅图2，所述混凝土管片5沿横向具有相对的两个连接侧端53，所述模拟混凝土管片5局部荷载力学性能的试验装置100还包括夹持结构4，所述夹持结构4包括沿水平向活动设置的两个夹持部41，两个所述夹持部41分别对应两个所述连接侧端53设置，用以沿水平向夹持所述混凝土管片5，如此，通过两个所述夹持部41将横向夹持所述混凝土管片5，用以模拟所述混凝土管片5受到的横向约束，以使所述模拟混凝土管片5局部荷载力学性能的实验装置符合实际施工过程中的所述混凝土管片5的受力情况，从而有助于提高实验结果的准确性。

进一步地，所述夹持部41设有通孔，所述夹持结构4还包括连接杆42以及两个夹持螺栓43，所述连接杆42两端分别对应穿设于两个所述通孔，所述两个夹持螺栓43分别螺纹套设于所述连接杆42的两端，用以驱动两个所述夹持部41夹持所述混凝土管片5，如此，通过所述连接杆42与所述通孔，以将两个所述夹持部41连接，并通过旋拧两个所述夹持螺栓43，以使两个所述夹持部41沿所述连接杆42的轴向移动，从而将所述混凝土管片5夹持固定于所述夹持结构4，以使所述混凝土管片5与所述夹持结构4形成一个整体，以便直接安置于所述固定架1。当然，在其他实施例中，所述夹持结构4还可以是包括设于所述夹持部41与所述固定架1之间的夹持千斤顶等，本发明对此不作限定。

由于单一的所述连接杆42只能设于所述混凝土管片5的一侧，使得所述夹持结构4的夹持力不均，导致所述夹持结构4夹持不牢，为此，在本实施例中，所述通孔、所述连接杆42以及两个所述夹持螺栓43呈一一设置为夹持组，所述夹持组设置多个，多个所述夹持组间隔布设于所述夹持部41，如此，通过设置多个所述夹持组，以使连接杆42处于所述混凝土管片5的两侧，从而使得所述夹持结构4能够牢固夹持所述混凝土垫片。

所述夹持部41有多种，所述夹持部可以是夹持板，也可以是夹持块等，本发明对此不作限定，具体地，在本实施例中，所述夹持部41包括竖向安置的工字钢，以便增加所述夹持部41的厚度，有助于增加所述夹持部41的接触面积，以使所述夹持部41能够稳定地夹持所述混凝土管片5，从而使得夹持所述混凝土管片5的所述夹持结构4能够直接置于所述固定架1。

为了使得所述混凝土管片5沿上下向放置，在本实施例中，所述固定架1对应所述连接杆42的两端设有两个限位孔，所述连接杆42的两端穿过所述通孔后分别穿设于两个所述限位孔，如此，通过设置两个所述限位孔，以将所述连接杆42固定于所述固定架1，以使夹持有所述混凝土管片5的所述夹持结构4能够沿上下向放置，防止所述混凝土管片5在所述加压装置21的压力前倾或者后仰。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，用于混凝土管片的模拟测试，所述混凝土管片沿纵向具有相对的安装侧端以及试验侧端，其特征在于，所述模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置包括：

固定架，用以供所述安装侧端安置；以及，

加压组件，包括设于所述固定架与试验侧端之间的多个加压装置，多个所述加压装置沿所述混凝土管片的长度方向间隔设置，用以对所述试验侧端的不同位置加载压力。

2.如权利要求1所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述加压装置包括液压千斤顶。

3.如权利要求1所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述加压装置与所述混凝土管片之间设有垫板。

4.如权利要求3所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述垫板的材质包括弹性材质。

5.如权利要求3所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述垫板可拆卸安装于所述加压装置。

6.如权利要求1所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，所述混凝土管片沿横向具有相对的两个连接侧端，其特征在于，所述模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置还包括夹持结构，所述夹持结构包括沿水平向活动设置的两个夹持部，两个所述夹持部分别对应两个所述连接侧端设置，用以沿水平向夹持所述混凝土管片。

7.如权利要求6所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述夹持部设有通孔；

所述夹持结构还包括：

连接杆，两端分别对应穿设于两个所述通孔；以及，

两个夹持螺栓，分别螺纹套设于所述连接杆的两端，用以驱动两个所述夹持部夹持所述混凝土管片。

8.如权利要求7所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述通孔、所述连接杆以及两个所述夹持螺栓呈一一设置为夹持组，所述夹持组设置多个，多个所述夹持组间隔布设于所述夹持部。

9.如权利要求7所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述夹持部包括竖向安置的工字钢。

10.如权利要求7所述的模拟混凝土管片局部荷载力学性能的试验装置，其特征在于，所述固定架对应所述连接杆的两端设有两个限位孔，所述连接杆的两端穿过所述通孔后分别穿设于两个所述限位孔。

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