CN117238210B - 一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型及浇筑模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道与地下工程试验技术领域，公开了一种模拟端头井‑隧道连接结构的试验模型及浇筑模具，包括：若干个管片模型，若干所述管片模型相互连接形成管片结构，管片模型两端面分别开设有相对称的第一凹槽；环梁模型，管片结构的一端与环梁模型相连接；侧墙模型，环梁模型与侧墙模型相连接；支撑钢架，侧墙模型与支撑钢架相连接，本发明能够模拟出端头井‑隧道连接部位结构，还可以单独模拟管片、侧墙及环梁结构，普适性强，有效模拟管片结构的预留防水层，体现渗漏病害发生时防水层的受力状态，使模型试验与实际情况更加贴合。

Description

一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型及浇筑模具

技术领域

本发明属于隧道与地下工程试验技术领域，尤其涉及一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型及浇筑模具。

背景技术

随着城市地铁隧道的服役年限的增长，隧道结构的病害问题屡见不鲜，特别是近些年，端头井-区间隧道、联络通道-区间隧道、车站-区间隧道连接部位结构渗漏病害尤为严重，主要以环梁结构的开裂、渗漏为主。一旦隧道连接部位结构发生渗漏病害，将大幅降低结构的耐久性及安全性，严重影响列车运行和人民的生命安全。

模型试验可以有效模拟隧道结构渗漏的实际情况。现有模型试验结构模具主要涉及隧道、车站结构，用于研究管片、衬砌的开裂渗漏特性。而实际端头井-隧道连接部位结构相比于管片及衬砌结构更为复杂，涉及管片、侧墙、环梁、防水层等，仅凭现场勘查无法探明其渗漏水原因。

因此，亟需一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型及浇筑模具。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型及浇筑模具，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型，包括：

若干个管片模型，若干所述管片模型相互连接形成管片结构，所述管片模型两端面分别开设有相对称的第一凹槽；

环梁模型，所述管片结构的一端与所述环梁模型相连接；

侧墙模型，所述环梁模型与所述侧墙模型相连接；

支撑钢架，所述侧墙模型与所述支撑钢架相连接。

可选的，相邻的两所述管片模型通过若干硬塑料片相连接。

可选的，所述环梁模型内圈面周向连接有内凸台，所述内凸台与环梁模型端部之间形成容纳腔，所述容纳腔用于插接所述管片模型。

可选的，所述内凸台靠近所述管片模型的端面连接有若干长螺栓，用于与所述管片模型相连接。

可选的，所述侧墙模型中心开设有通孔，用于插接所述环梁模型。

可选的，所述支撑钢架靠近所述侧墙模型的端面形成有第二凹槽，所述第二凹槽用于与所述侧墙模型插接。

一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型的浇筑模具，包括：

管片模具，用于浇筑成型所述管片模型；

环梁模具，用于浇筑成型所述环梁模型；

侧墙模具，用于浇筑成型所述侧墙模型。

可选的，所述管片模具包括管片底板和管片顶板，所述管片底板和所述管片顶板相对的端面分别可拆卸连接有环形磁吸条，两所述环形磁吸条相对称设置，用于形成所述管片模型两端的两所述第一凹槽，所述管片底板和所述管片顶板之间可拆卸连接有环形的管片内模板和管片外模板，所述管片外模板包覆所述管片内模板。

可选的，所述环梁模具包括环梁底板，所述环梁底板顶面可拆卸连接有环形的环梁外模板和环梁内模板，所述环梁外模板包覆所述环梁内模板，所述环梁外模板和所述环梁内模板之间设有环形钢条，所述环形钢条与所述环梁底板一体成型，用于形成所述内凸台。

可选的，所述侧墙模具包括侧墙底板，所述侧墙底板顶面可拆卸连接有四个侧墙外模板和侧墙内模板，所述侧墙外模板为矩形，四个所述侧墙外模板合围成矩形，所述侧墙内模板为环形，位于四个所述侧墙外模板之间，用于形成所述通孔。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明能够模拟出端头井-隧道连接部位结构，还可以单独模拟管片、侧墙及环梁结构，普适性强。

本发明有效模拟管片结构的预留防水层，体现渗漏病害发生时防水层的受力状态，使模型试验与实际情况更加贴合。

附图说明

构成本申请的一部分的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不当限定。在附图中：

图1为本发明试验模型整体结构示意图；

图2为本发明管片模具的结构示意图；

图3为本发明环梁模具的结构示意图；

图4为本发明侧墙模具的结构示意图；

图5为本发明支撑钢架的结构示意图；

图6为本发明侧墙模型的结构示意图；

图7为本发明环梁模型的结构示意图；

图8为本发明管片模型的结构示意图。

图中：1、管片模型；2、环梁模型；3、侧墙模型；4、支撑钢架；5、第一凹槽；6、硬塑料片；7、内凸台；8、长螺栓；9、通孔；10、第二凹槽；11、管片底板；12、管片顶板；13、环形磁吸条；14、管片内模板；15、管片外模板；21、环梁底板；22、环梁外模板；23、环梁内模板；24、环形钢条；31、侧墙底板；32、侧墙外模板；33、侧墙内模板。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-图8所示，本实施例提供一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型，包括：

若干个管片模型1，若干管片模型1相互连接形成管片结构，管片模型1两端面分别开设有相对称的第一凹槽5，用于设置橡胶防水层，模拟实际工程中的防水材料，用于试验过程中管片结构渗漏过程的模拟；

环梁模型2，管片结构的一端与环梁模型2相连接；

侧墙模型3，环梁模型2与侧墙模型3相连接；

支撑钢架4，侧墙模型3与支撑钢架4相连接。

通过环梁模型2、侧墙模型3、支撑钢架4以及若干个管片模型1相连接后，模拟出端头井-隧道连接部位结构，还可以单独模拟管片、侧墙及环梁结构，普适性强。

并且在管片模型1两端分别设置第一凹槽5可以有效模拟管片结构的预留防水层，体现渗漏病害发生时防水层的受力状态，使模型试验与实际情况更加贴合。

支撑钢架4可有效固定侧墙模型3，更加真实的模拟实际中侧墙的受力情况。

进一步优化方案，相邻的两管片模型1通过若干硬塑料片6相连接，若干硬塑料片6分别置于相邻的两管片模型1的内外侧。

进一步优化方案，环梁模型2内圈面周向连接有内凸台7，内凸台7与环梁模型2端部之间形成容纳腔，容纳腔用于插接管片模型1。内凸台7靠近管片模型1的端面连接有若干长螺栓8，用于与管片模型1相连接，模拟实际工程中该位置的不均匀受力情况，并在环梁模型2和管片模型1接触位置粘贴橡胶防水层。

进一步优化方案，侧墙模型3中心开设有通孔9，用于插接环梁模型2，在通孔9和环形模型连接处粘贴橡胶防水层，用于试验过程中环梁结构渗漏过程的模拟。

进一步优化方案，支撑钢架4靠近侧墙模型3的端面形成有第二凹槽10，第二凹槽10用于与侧墙模型3插接，在第二凹槽10与侧墙模型3连接处粘贴橡胶防水层。

一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型的浇筑模具，包括：

管片模具，用于浇筑成型管片模型1；

环梁模具，用于浇筑成型环梁模型2；

侧墙模具，用于浇筑成型侧墙模型3。

进一步优化方案，管片模具包括管片底板11和管片顶板12，管片底板11和管片顶板12相对的端面分别可拆卸连接有环形磁吸条13，两环形磁吸条13相对称设置，用于形成管片模型1两端的两第一凹槽5，管片底板11和管片顶板12之间可拆卸连接有环形的管片内模板14和管片外模板15，管片外模板15包覆管片内模板14。

管片底板11和管片顶板12优选为轻薄钢板。

管片内模板14和管片外模板15优选为有机玻璃板。

进一步地，管片内模板14和管片外模板15均为若干片弧形有机玻璃拼装而成，每片管片外模板15外壁以及管片内模板14内壁均连接有把手。

环形磁吸条13用于模拟实际管片结构的防水层预留凹槽，且环形磁吸条13吸附于管片底板11和管片顶板12的中心位置，环形磁吸条13可拆卸便于形成管片结构有无防水层的两种状态。

浇筑石膏或混凝土相似材料时，需移除管片顶板12，在管片底板11及管片内模板14和管片外模板15之间填筑适量材料，均匀铺满后，盖上管片顶板12顶板，并拧紧螺栓，保证材料不会渗出。带模型完全定型后，松开螺栓并分块儿移除管片顶板12及管片内模板14和管片外模板15，此时就得到带有防水层凹槽的管片模型1。

进一步优化方案，环梁模具包括环梁底板21，环梁底板21顶面可拆卸连接有环形的环梁外模板22和环梁内模板23，环梁外模板22包覆环梁内模板23，环梁外模板22和环梁内模板23之间设有环形钢条24，环形钢条24通过机械切割而成，环形钢条24与环梁底板21一体成型，用于形成内凸台7。

环梁底板21优选为钢板。

环梁外模板22和环梁内模板23优选为有机玻璃板。

进一步地，环梁外模板22和环梁内模板23均为若干片弧形有机玻璃拼装而成，每片环梁外模板22的外壁以及环梁内模板23的内壁均连接有把手。

环梁模型2浇筑及拆模过程与管片模型1相似，在此不再赘述。

进一步优化方案，侧墙模具包括侧墙底板31，侧墙底板31顶面可拆卸连接有四个侧墙外模板32和侧墙内模板33，侧墙外模板32为矩形，四个侧墙外模板32合围成矩形，侧墙内模板33为环形，位于四个侧墙外模板32之间，用于形成通孔9。

侧墙底板31优选为钢板。

侧墙外模板32和侧墙内模板33优选为有机玻璃板。

进一步地，侧墙外模板32外壁连接有把手。

侧墙模型3浇筑及拆模过程与管片模型1相似，在此不再赘述。

进一步地，管片内模板14、管片外模板15与管片底板11、管片顶板12之间通过若干螺栓可拆卸连接；环梁外模板22、环梁内模板23与环梁底板21之间通过若干螺栓可拆卸连接；侧墙外模板32、侧墙内模板33与侧墙底板31之间若干螺栓可拆卸连接。

本发明拼装过程如下：若干管片模型1通过硬塑料片6进行连接，相邻的两管片模型1之间放置8-12组硬塑料片6，每组两个，分别置于相邻的两管片模型1的内外侧，每组硬塑料片6通过螺栓贯通连接。将橡胶防水层置于第一凹槽5内，模拟实际工程中的管片结构的防水效果，橡胶防水层优选为三元乙丙橡胶材料。

环梁模型2通过长螺栓8与钻孔后的管片模型1连接，且管片模型1的部分区域嵌入环梁模型2的容纳腔中，模拟实际工程的该位置的不均匀受力情况，并在二者接触位置粘贴橡胶防水层。

侧墙模型3嵌入支撑钢架4的第二凹槽10，环梁模型2嵌入侧墙模型3中通孔，并在二者连接处粘贴橡胶防水层。

本发明可用于端头井-隧道连接部位渗漏病害机理探究,还原实际工程中结构的渗漏病害特征，从而为端头井-隧道连接部位结构渗漏病害治理及预防提供借鉴。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型，其特征在于，包括：

若干个管片模型（1），若干所述管片模型（1）相互连接形成管片结构，所述管片模型（1）两端面分别开设有相对称的第一凹槽（5）；

环梁模型（2），所述管片结构的一端与所述环梁模型（2）相连接；

侧墙模型（3），所述环梁模型（2）与所述侧墙模型（3）相连接；

支撑钢架（4），所述侧墙模型（3）与所述支撑钢架（4）相连接；

相邻的两所述管片模型（1）通过若干硬塑料片（6）相连接；

所述环梁模型（2）内圈面周向连接有内凸台（7），所述内凸台（7）与环梁模型（2）端部之间形成容纳腔，所述容纳腔用于插接所述管片模型（1）；

所述内凸台（7）靠近所述管片模型（1）的端面连接有若干长螺栓（8），用于与所述管片模型（1）相连接；

所述侧墙模型（3）中心开设有通孔（9），用于插接所述环梁模型（2）；

所述支撑钢架（4）靠近所述侧墙模型（3）的端面形成有第二凹槽（10），所述第二凹槽（10）用于与所述侧墙模型（3）插接。

2.一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型的浇筑模具，基于权利要求1所述的一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型，其特征在于，包括：

管片模具，用于浇筑成型所述管片模型（1）；

环梁模具，用于浇筑成型所述环梁模型（2）；

侧墙模具，用于浇筑成型所述侧墙模型（3）。

3.根据权利要求2所述的一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型的浇筑模具，其特征在于：所述管片模具包括管片底板（11）和管片顶板（12），所述管片底板（11）和所述管片顶板（12）相对的端面分别可拆卸连接有环形磁吸条（13），两所述环形磁吸条（13）相对称设置，用于形成所述管片模型（1）两端的两所述第一凹槽（5），所述管片底板（11）和所述管片顶板（12）之间可拆卸连接有环形的管片内模板（14）和管片外模板（15），所述管片外模板（15）包覆所述管片内模板（14）。

4.根据权利要求2所述的一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型的浇筑模具，其特征在于：所述环梁模具包括环梁底板（21），所述环梁底板（21）顶面可拆卸连接有环形的环梁外模板（22）和环梁内模板（23），所述环梁外模板（22）包覆所述环梁内模板（23），所述环梁外模板（22）和所述环梁内模板（23）之间设有环形钢条（24），所述环形钢条（24）与所述环梁底板（21）一体成型。

5.根据权利要求2所述的一种模拟端头井-隧道连接结构的试验模型的浇筑模具，其特征在于：所述侧墙模具包括侧墙底板（31），所述侧墙底板（31）顶面可拆卸连接有四个侧墙外模板（32）和侧墙内模板（33），所述侧墙外模板（32）为矩形，四个所述侧墙外模板（32）合围成矩形，所述侧墙内模板（33）为环形，位于四个所述侧墙外模板（32）之间。