CN202522428U - 卧式隧道衬砌模型试验台模块化加载机架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种卧式隧道衬砌模型试验台模块化加载机架，属于土木工程技术领域。现有的纵向加载机架设计为两根平行梁结构，采用钢板焊接连接，且因液压缸施力时间差易形成菱形结构，在“凹”形箱形梁两端的加载座采用“L”形直角过渡，易造成应力集中，影响加载测试精度。本实用新型在两端对称布置两组加载座，每组加载座在同一钢板上；加载座背面在力的传递方向施加弧形加强筋板，两侧板为大圆弧结构，在中部开设带圆弧角的方孔，它的纵向筋板、加载座和横向筋板与两侧板焊接；横向加载结构为直角梯形，斜边与上边大圆弧过渡，内部设置加强筋，该结构与垂向加载结构立柱之间通过挡板定位，高强度螺栓固定。主要用于隧道衬砌模型试验。

Description

卧式隧道衬砌模型试验台模块化加载机架

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，特别涉及隧道衬砌模型试验研究用的加载机架。

背景技术

加载机架是隧道衬砌模型试验研究中的主要受力结构，也用于本试验研究中其他设备的安装、定位，是得到可靠试验数据的关键结构。

现有加载机架由纵向、横向、垂向加载结构三大部分组成，实现隧道衬砌模型的六面加载。在纵向、横向方向对称布置有八个加载座，用于安装八个水平推力液压缸。在垂向顶部布置四个反力座，抵抗上盖板上四个竖直反力液压缸传来的垂向力；垂向底部设置承载台面，从而实现对隧道衬砌模型上下的固定及施力。纵向加载结构由两根平放在地面上平行的整体“凹”形箱形梁构成，在“凹”形箱形梁两端上部高于承载台面处对称设置加载反力座，加载反力座与底部连接梁之间采用“L”形直角过渡，过渡区采用三角形截面梁进行补强。横向加载结构采用对称结构，布置在垂向加载结构立柱外侧，且与垂向加载结构基座焊接在一起，由上部加载反力座和下部台柱组焊而成“门”形结构，两者均为箱形梁结构，顶部箱形梁与底部两根箱形梁采用对接焊，在两者结合处采用三角形截面梁进行补强。垂向加载结构由两组平行的“门”形拼焊结构和承载台面组成，顶部为布置有反力座的箱形梁，外侧为箱形结构的立柱，立柱与基座采用销接结构，侧面设置用于侧向翻转的驱动液压缸，基座与纵向加载结构用钢板焊接起来，底部为混凝土顶部加钢板结构。

试验时，在承载台面上居中安放隧道衬砌模型，周边施以围岩，在八个加载座上安装相应驱动液压缸，在垂向加载结构上安放反力液压缸，由控制机构控制液压缸的压力对模型实施六面均匀加载，以模拟隧道衬砌实际受力情况，测试衬砌的应力分布。

采用现有加载机架的问题是：纵向加载机架设计为两根平行梁结构，梁结构之间采用钢板焊接连接，增加了制造成本，且因液压缸施力时间差易形成菱形结构，影响加载精度；在“凹”形箱形梁两端的加载座采用“L”形直角过渡，过渡区采用三角形截面梁进行补强，易造成应力集中，且加载反力座变形较大，影响加载测试精度。横向加载结构顶部箱形梁与底部两根箱形梁采用对接焊，连接处采用三角形截面梁进行补强，此结构在对接焊缝处应力集中；所有横向力均由四块与垂向加载结构基座对接焊的钢板承担，在对接焊缝处应力集中。垂向加载结构设计成立柱与顶部箱形梁可以绕基座旋转结构，须要液压机构进行控制，且要在基座上设置安全挡，增加了成本和不安全因素；而且二基座与纵向加载结构之间的连接也采用直角型式连接，易造成应力集中。需要桥式起重机及其配套设备，对环境改造较大，投入成本大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种卧式隧道衬砌模型试验台模块化加载机架，使用该加载机架的制造成本低，对实验室顶部空间要求不高，无须添设桥式起重机及其配套设备，拆装容易，结构整体强度和刚度大，能保障试验的准确性和安全。

为解决原有结构上的问题，增强实验室空间适应性，降低制造成本，保障安全，易于拆装，本实用新型所实施的具体技术方案是：该隧道衬砌模型试验的加载机架，纵向加载结构为一整体“凹”形箱型结构，在两端对称布置两组加载座，每组加载座在同一钢板上；加载座背面在力的传递方向施加弧形加强筋板，两侧板为大圆弧结构，在中部开设带圆弧角的方孔，它的纵向筋板、加载座和横向筋板与两侧板焊接；横向加载结构为直角梯形，斜边与上边大圆弧过渡，内部设置加强筋，该结构与垂向加载结构立柱之间通过挡板定位，高强度螺栓固定；立柱顶部的箱形反力梁与立柱通过高强度螺栓连接；立柱中部设有与横向加载座相连接的装置，底部为U形开口及连接接口与底部连接梁连接；底部连接梁穿过纵向加载结构，整个垂向加载结构呈“回”形结构。底部承载台采用混凝土上铺钢板结构。

与现有技术相比，本实用新型的有有益效果在于：

纵向为带大圆弧过渡和圆弧斜撑的“凹”形整体结构，不再是两根平行梁，减少了制造成本，增加了整体刚度，保证了试验精度；在反力座与底部连接处截面变化处均采用大圆弧过渡，在中部垂向加载结构底部连接横穿处设置有圆角矩形，以实现垂向加载结构的整体“回”形结构，且利于减少连接过渡区的应力集中。

横向、垂向加载结构连接起来，在纵向截面形成“回”形外加斜撑整体结构，横向截面形成“凹”形整体结构，将横向和垂向受到的力全部变为整体结构的内力，增加了装置的稳定性，减少了连接过渡区的应力集中。

所有加载结构均布置在一个水平面上，便于安装；所有结构均无须地面固定，减少了地面整理工作，降低了成本。

所有加载结构均采用模块化设计，每个模块均可单独制造，模块间采用承载板或者高强度螺栓连接，安装简单，即使拆迁也不会对原功能结构造成破坏。

立柱设计为整体固定式，减少了基座、液压驱动机构、桥式起重机及其配套设备的投入，降低了制造难度和成本。

所有连接处均采用了可接近性设计，便于组装和拆卸；所有焊缝均采用角焊缝，避免了对接焊缝，减少了应力集中，增大了焊接强度，保证了结构安全。

立柱顶部采用U型开口可调整结构，可适应模型高度的变化。

附图说明

图1是本实用新型立体示意图。

图2是本实用新型纵向加载梁示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

图1为本实用新型的一种具体实施方式是卧式隧道衬砌模型试验台模块化加载机架，该隧道衬砌模型试验的加载机架，纵向加载结构1为一整体“凹”形箱型结构，在两端对称布置两组加载座，每组加载座在同一钢板上；加载座背面在力的传递方向施加弧形加强筋板，两侧板为大圆弧结构，在中部开设带圆弧角的方孔，便于垂向加载结构底部连接梁的穿过，它的纵向筋板、加载座和横向筋板与两侧板焊接；横向加载结构4为直角梯形，斜边与上边大圆弧过渡，内部设置加强筋，该结构与垂向加载结构立柱2之间通过挡板定位，高强度螺栓固定螺栓和挡板共同受力结构；立柱2顶部的箱形反力梁3与立柱通过高强度螺栓连接，可实现上下调整；立柱2中部设有与横向加载座4相连接的装置以实现与横向加载座的连接，底部为U形开口及连接接口与底部连接梁5连接；底部连接梁5穿过纵向加载结构，整个垂向加载结构呈“回”形结构。底部承载台采用与原结构类似的混凝土上铺钢板结构。

按照图纸将各零部件组焊成相应模块后，将纵向加载结构1水平安放在水平面上，将垂向加载结构底部连接梁5横穿纵向加载结构中部孔，将横向加载结构4移动到位，将立柱移动到位，连接立柱垂向加载结构底部连接梁5和立柱2，调整横向加载结构4内侧面与立柱横向承力面贴合并采用螺栓和挡板结构与四根立柱2连接起来，吊装顶部反力梁3至立柱2的U型口内，根据需要调整高度并采用螺栓固定，在纵向加载结构和垂向加载结构底板连接梁四周施以混凝土承载台，上铺设钢板即可完成整个加载结构的施工。

Claims (1)

1.一种卧式隧道衬砌模型试验台模块化加载机架，纵向加载结构(1)为一整体“凹”形箱型结构，其特征在于：在两端对称布置两组加载座，每组加载座在同一钢板上；加载座背面在力的传递方向施加弧形加强筋板，两侧板为大圆弧结构，在中部开设带圆弧角的方孔，它的纵向筋板、加载座和横向筋板与两侧板焊接；横向加载结构(4)为直角梯形，斜边与上边大圆弧过渡，内部设置加强筋，该结构与垂向加载结构立柱(2)之间通过挡板定位，高强度螺栓固定；立柱顶部的箱形反力梁(3)与立柱(2)通过高强度螺栓连接；立柱(2)中部设有与横向加载座相连接的装置，底部为U形开口及连接接口与底部连接梁(5)连接；底部连接梁(5)穿过纵向加载结构，整个垂向加载结构呈“回”形结构。

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