CN207850620U - 一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，包括下底板、中间板、横向伺服作动器、竖向伺服作动器、注水孔和出水孔，中间板的下侧面和下底板的上侧面均设置有环形沟槽，环形沟槽内设置有密封垫；横向伺服作动器与中间板的侧端面固定连接，竖向伺服作动器与下底板的下侧面固定连接；注水孔设置在下底板上，且与下底板的上侧面连通，出水孔设置在中间板的侧端面，且与中间板的下侧面连通。本实用新型通过横向和竖向伺服作动器模拟管片错动的部件，实现模拟地震时各种管片接缝张开与错动型式下的防水试验，从而更加真实且全面的模拟地震作用下时的盾构隧道接缝防水环境，更准确的反映真实隧道管片接缝防水密封垫的震动性能演变规律。
Description
技术领域
本实用新型涉及盾构隧道工程技术领域，尤其涉及一种可模拟地震作用下盾构隧道管片衬砌的管片环间缝/管片间纵缝、在通缝/错缝拼装状态下的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝振动防水试验装置。
背景技术
目前，随着我国国民经济的发展及城市化进程快速推进，城市地铁、跨江越海隧道、地下综合管廊等盾构隧道工程不断涌现，我国已成为盾构隧道建设规模最大、技术难度最复杂、发展速度最快的国家。在我国盾构隧道工程如此大量修建的背景下，盾构隧道工程穿越地震断裂带、地震频发区的工程案例已然出现、进入论证。
盾构隧道管片衬砌结构是由数块管片拼接成环、再由管片环与管片环拼接而成的三维筒状结构，管片衬砌结构存在大量环缝(管片环与管片环之间)与纵缝(管片块与管片块之间)，加之盾构隧道处于地下、长期处于水土环境包裹中，在地震作用或者强震作用下盾构隧道管片衬砌结构的环缝/纵缝极易产生过大张开、错动变形，导致管片接缝中防水密封衬砌失压、抗水渗透能力降低，发生管片衬砌接缝渗漏水、涌水现象，影响隧道衬砌结构长期服役安全、并给运营隧道内部人员人身安全带来严重威胁。因此，准确评判以及合理考量地震作用下、尤其是强震作用下盾构隧道的接缝防水性能已成为影响盾构隧道应用拓展的关键因素之一，此外，对于大型跨江越海等水下盾构隧道而言，全寿命周期内建成隧道多处于高水压持续作用下，偶发强震作用下更易导致盾构隧道出现劣损、发生渗漏水，特殊困难条件下可导致隧道防水措施濒于失效、隧道内发生涌水、导致隧道报废，给国民经济及人身安全带来严重威胁。
现有的盾构隧道管片接缝防水试验装置多针对静止状态下的接缝防水密封衬垫展开，国内外尚无针对地震工况下的可模拟地震乃至强震作用下的盾构隧道管片环/纵缝防水性能试验装置。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，包括，
下底板和中间板，所述中间板设置在所述下底板的上方，所述中间板的下侧面和所述下底板的上侧面均设置有环形沟槽，所述环形沟槽内设置有密封垫；
横向伺服作动器和竖向伺服作动器，所述横向伺服作动器与所述中间板的侧端面固定连接，所述竖向伺服作动器与所述下底板的下侧面固定连接；
注水孔和出水孔，所述注水孔设置在所述下底板上，且与所述下底板的上侧面连通，所述出水孔设置在所述中间板的侧端面，且与所述中间板的下侧面连通。
具体地，所述注水孔和所述出水孔的内端均位于所述环形沟槽内，所述注水孔和所述出水孔均与水压力表和水压力控制系统连接。
优选地，所述横向伺服作动器与所述中间板的左端面之间通过T型带肋板固定连接，所述下底板的下侧面通过井格筋与带螺孔的平板固定连接，所述平板与所述竖向伺服作动器固定连接。
进一步，所述试验装置还包括导向装置，所述导向装置包括，
上压板，所述上压板的上侧面通过上固定架固定连接，所述上压板设置在所述中间板的上方，所述上压板和所述下底板的四角均设置有螺栓孔，所述上压板通过穿过所述螺栓孔的导向螺栓与所述下底板固定连接；
低摩装置，所述中间板的上侧面设置有凹槽，所述低摩装置设置在所述凹槽内，并位于所述上压板与所述中间板之间；
限位块，四个所述限位块呈两组分别固定设置在所述下底板的左侧边和右侧边上，且所述限位块与所述中间板之间设置有间隙；
导向架，两个所述导向架分别通过固定钉固定设置在所述下底板的前侧边和后侧边上，且是导向架与所述中间板的前端边和后端边贴合。
优选地，所述导向螺栓竖直设置，且所述导向螺栓的螺母与所述下底板之间设置有圆柱螺旋压缩弹簧。
具体地，所述低摩装置包括保持架和滚珠，所述保持架与所述凹槽固定连接，所述保持架上设置有多个滚珠孔，多个所述滚珠设置在所述滚珠孔，且所述滚珠与所述中间板的上侧面和所述上压板的下侧面相切。
具体地，所述导向架包括导向滚架和滚珠，所述导向滚架的内侧面设置有多个滚珠槽，多个所述滚珠设置在所述滚珠槽内，且所述滚珠与所述中间板的前端面和后端面相切。
进一步，所述试验装置还包括保护罩，所述保护罩的下端通过螺钉与是下底板的侧端面固定连接，所述上压板和所述中间板均位于所述保护罩内。
具体地，所述导向螺栓还包括螺母保护罩，所述螺母保护罩与所述下底板的下侧面固定连接，且所述导向螺栓的下端、所述圆柱螺旋压缩弹簧和螺母均位于所述螺母保护罩内。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置是针对地震作用下的密封垫进行防水试验，通过横向和竖向伺服作动器模拟管片错动的部件，实现模拟地震时各种管片接缝张开与错动型式下的防水试验，从而更加真实且全面的模拟地震作用下时的盾构隧道接缝防水环境，以实现防水试验结果能够更加准确，能更准确的反映真实隧道管片接缝防水密封垫的震动性能演变规律，从而为隧道工程管片接缝防水的设计、维护提供更加可靠的试验依据。
附图说明
图1是本实用新型所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置的主视图；
图2是本实用新型所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置的侧视图；
图3是本实用新型所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置的俯视图；
图4是本实用新型所述下底板的主视图；
图5是本实用新型所述中间板的俯视图；
图6是本实用新型所述中间板的主视图；
图7是本实用新型所述中间板的俯视图；
图8是本实用新型所述保持架的结构示意图；
图9是本实用新型所述导向滚架的主视图；
图10是本实用新型所述导向滚架的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9和10对本实用新型作进一步说明：
实施例一
一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，包括下底板1、中间板3、横向伺服作动器、竖向伺服作动器、注水孔15和出水孔22，中间板3设置在下底板1的上方，中间板3的下侧面和下底板1的上侧面均设置有环形沟槽2，环形沟槽2内设置有密封垫；横向伺服作动器与中间板3的侧端面固定连接，竖向伺服作动器与下底板1的下侧面固定连接；注水孔15设置在下底板1上，且与下底板1的上侧面连通，出水孔22设置在中间板3的侧端面，且与中间板3的下侧面连通。
注水孔15和出水孔22的内端均位于环形沟槽2内，注水孔15和出水孔22均与水压力表和水压力控制系统连接，横向伺服作动器与中间板3的左端面之间通过T型带肋板21固定连接，下底板1的下侧面通过井格筋16与带螺孔17的平板固定连接，平板与竖向伺服作动器固定连接。
为了控制注水孔15的通断，在注水孔15出设置外螺纹阀门8。
先将密封垫放入带有环形沟槽2的下底板1及中间板3，密封垫对齐拼装之后，装置内部形成空腔，由竖向伺服作动器将下底板1往上压至一定位置，从而密封垫之间形成一定压缩应力，在由水压加压系统通过连接空腔的注水孔15往空腔内注水，排出空腔内所有空气后，关闭连接出水孔22的水压表，形成内部水压。
通过竖向伺服作动器的震动，模拟盾构隧道接缝张开时的密封垫防水情况，通过竖向伺服作动器及横向伺服作动器同时震动，模拟盾构隧道接缝张开和错动同时发生时密封垫的防水情况；如此即可模拟地震作用下盾构隧道密封垫的防水环境，验证密封垫的震动防水性能，从而为地处易发地震区的隧道工程接缝防水设计、维护提供试验依据。
实施例二
一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，包括下底板1、中间板3、横向伺服作动器、竖向伺服作动器、注水孔15、出水孔22和导向装置12，导向装置12包括上压板6、低摩装置、限位块18和导向架，上压板6的上侧面通过上固定架固定连接，上压板6设置在中间板3的上方，上压板6和下底板1的四角均设置有螺栓孔19，上压板6通过穿过螺栓孔19的导向螺栓7与下底板1固定连接；中间板3的上侧面设置有凹槽20，低摩装置设置在凹槽20内，并位于上压板6与中间板3之间；四个限位块18呈两组分别固定设置在下底板1的左侧边和右侧边上，且限位块18与中间板3之间设置有间隙；两个导向架通过固定钉13分别固定设置在下底板1的前侧边和后侧边上，且是导向架与中间板3的前端边和后端边贴合，导向螺栓7竖直设置，且导向螺栓7的螺母与下底板1之间设置有圆柱螺旋压缩弹簧14。
低摩装置包括保持架4和滚珠5，保持架4与凹槽20固定连接，保持架4上设置有多个滚珠孔，多个滚珠设置在滚珠孔，且滚珠5与中间板3的上侧面和上压板6的下侧面相切。
导向架包括导向滚架和滚珠，导向滚架的内侧面设置有多个滚珠槽23，多个滚珠设置在滚珠槽23内，且滚珠与中间板3的前端面和后端面相切。
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例增加了导向装置12，通过四个限位块18可以限制中间板3在左右方向上的位移距离，避免横向伺服作动器位移距离过大，导致无法正确测试横向振动密封性。通过导向架限位中间板3在前后方向上的位移，保证横向伺服作动器的运动稳定性。
通过设置低摩装置，使得中间板3在横向震动时与上压板6之间不产生摩擦力，减少试验误差，通过不影响上压板6对中间板3在上下方向上的限位作用。
通过导向螺栓7防止上压板6和下底板1在震动时发生偏移，并通过设置圆柱螺旋压缩弹簧14保证上压板6和下压板之间的移动性。
实施例三
一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，包括下底板1、中间板3、横向伺服作动器、竖向伺服作动器、注水孔15、出水孔22、导向装置12、保护罩9和螺母保护罩11，保护罩9的下端通过螺钉10与是下底板1的侧端面固定连接，上压板6和中间板3均位于保护罩9内，螺母保护罩11与下底板1的下侧面固定连接，且导向螺栓7的下端、圆柱螺旋压缩弹簧14和螺母均位于螺母保护罩11内。
本实施例与实施例二的区别在于，本实施例额外增加了保护罩9和螺母保护罩11，保护罩9可以用于防止过高水压下水流射出伤人，螺母保护罩11可以预防导向螺栓7断裂所致危险，并具备一定的防尘防水作用。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：包括，
下底板和中间板，所述中间板设置在所述下底板的上方，所述中间板的下侧面和所述下底板的上侧面均设置有环形沟槽，所述环形沟槽内设置有密封垫；
横向伺服作动器和竖向伺服作动器，所述横向伺服作动器与所述中间板的侧端面固定连接，所述竖向伺服作动器与所述下底板的下侧面固定连接；
注水孔和出水孔，所述注水孔设置在所述下底板上，且与所述下底板的上侧面连通，所述出水孔设置在所述中间板的侧端面，且与所述中间板的下侧面连通。
2.根据权利要求1所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：所述注水孔和所述出水孔的内端均位于所述环形沟槽内，所述注水孔和所述出水孔均与水压力表和水压力控制系统连接。
3.根据权利要求1所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：所述横向伺服作动器与所述中间板的左端面之间通过T型带肋板固定连接，所述下底板的下侧面通过井格筋与带螺孔的平板固定连接，所述平板与所述竖向伺服作动器固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：还包括导向装置，所述导向装置包括，
上压板，所述上压板的上侧面通过上固定架固定连接，所述上压板设置在所述中间板的上方，所述上压板和所述下底板的四角均设置有螺栓孔，所述上压板通过穿过所述螺栓孔的导向螺栓与所述下底板固定连接；
低摩装置，所述中间板的上侧面设置有凹槽，所述低摩装置设置在所述凹槽内，并位于所述上压板与所述中间板之间；
限位块，四个所述限位块呈两组分别固定设置在所述下底板的左侧边和右侧边上，且所述限位块与所述中间板之间设置有间隙；
导向架，两个所述导向架分别通过固定钉固定设置在所述下底板的前侧边和后侧边上，且是导向架与所述中间板的前端边和后端边贴合。
5.根据权利要求4所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：所述导向螺栓竖直设置，且所述导向螺栓的螺母与所述下底板之间设置有圆柱螺旋压缩弹簧。
6.根据权利要求4所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：所述低摩装置包括保持架和滚珠，所述保持架与所述凹槽固定连接，所述保持架上设置有多个滚珠孔，多个所述滚珠设置在所述滚珠孔，且所述滚珠与所述中间板的上侧面和所述上压板的下侧面相切。
7.根据权利要求4所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：所述导向架包括导向滚架和滚珠，所述导向滚架的内侧面设置有多个滚珠槽，多个所述滚珠设置在所述滚珠槽内，且所述滚珠与所述中间板的前端面和后端面相切。
8.根据权利要求4所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：还包括保护罩，所述保护罩的下端通过螺钉与是下底板的侧端面固定连接，所述上压板和所述中间板均位于所述保护罩内。
9.根据权利要求5所述的一种模拟地震响应行为的盾构隧道接缝防水试验装置，其特征在于：所述导向螺栓还包括螺母保护罩，所述螺母保护罩与所述下底板的下侧面固定连接，且所述导向螺栓的下端、所述圆柱螺旋压缩弹簧和螺母均位于所述螺母保护罩内。
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