CN209469445U - 一种带有监测设备的预制隧道钢拱架 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于隧道工程技术领域，尤其涉及一种带有监测设备的预制隧道钢拱架。本实用新型通过在一个既有设计拱架上，预先集成各类监测设备，可以在真实的得到初期支护结构受力大小及分布特征的同时，免去了现场安装各类设备导致的施工停滞并能够系统的测量底层衬砌结构断面所受到的围岩压力，初期支护结构径向、轴向内力，钢拱架内力，得到较为准确的结果；本实用新型还能够通过调节安装设备，适应不同拱架的需求，扩大了本实用新型的适用范围。

Description

一种带有监测设备的预制隧道钢拱架

技术领域

本实用新型属于隧道工程技术领域，尤其涉及一种带有监测设备的预制隧道钢拱架。

背景技术

目前，根据勘察结果进行隧道衬砌结构设计，并通过实际施工过程中超前地质雷达及收敛变形观测进行设计变更。目前已有的测试方法，均为被动或间接测量方法，这种方法精度低，测试效果滞后，同时安装测力设备往往导致掌子面喷浆封闭滞后，造成安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集成各类监测设备，能够在真实的得到初期支护结构受力大小及分布特征的同时，免去现场安装各类设备导致的施工停滞的预制隧道钢拱架。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，至少包括钢拱架，还包括围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置、钢拱架翼缘内力测试装置、集线槽和第一集线器；所述的钢拱架由上下两平行的挡板和与两平行挡板垂直的支撑板组成，钢拱架下挡板的底部开有第一通孔；所述的围岩压力测试装置通过固定设置在钢拱架上挡板的底座与钢拱架接触；所述的围岩压力轴向混凝土内力测试装置和围岩压力径向混凝土内力测试装置分别通过垂直设置在钢拱架上挡板下表面和支撑板侧面上的固定架与钢拱架可拆卸连接；在上、下挡板的下、上表面上分别可拆卸连接有一部钢拱架翼缘内力测试装置；所述的集线槽开设在钢拱架支撑板的侧面；所述的第一集线器连接在钢拱架下挡板下部的下表面，第一集线器通过钢拱架下挡板的底部开的第一通孔分别与围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置线连接。

所述的钢拱架两端固定连接有端板；所述的端板是矩形钢板，所述的矩形钢板上开有用于螺栓连接的第二通孔。

所述的第二通孔是一对与矩形长边平行的长条形通孔，且第二通孔的两端为圆弧形。

所述的底座与钢拱架上挡板为一体；所述的集线槽是管状或方形槽。

所述的固定架是具有可调长度带套环的尺。

还包括第二集线器，第二集线器设置在钢拱架底端并与围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置线连接。

所述的钢拱架是工字钢结构。

所述的围岩压力测试装置是土压力盒。

所述的围岩压力轴向混凝土内力测试装置是第一混凝土应变计，径向混凝土内力测试装置是第二混凝土应变计。

所述的钢拱架翼缘内力测试装置包括外侧拱架表面应变计和内侧拱架表面应变计，外侧拱架表面应变计和内侧拱架表面应变计分别可拆卸连接在上、下挡板的下、上表面上。

有益效果：本实用新型在一个既有设计拱架上，预先集成各类监测设备，可以在真实的得到初期支护结构受力大小及分布特征的同时，免去了现场安装各类设备导致的施工停滞并能够系统的测量底层衬砌结构断面所受到的围岩压力，初期支护结构径向、轴向内力，钢拱架内力，得到较为系统、准确的结果；本实用新型还能够通过调节径向混凝土应变计的安装固定架，来适应安装不同拱架的测试需求，扩大了本实用新型的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本实用新型的三维视图；

图2是本实用新型的左视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型的主视图。

图中，1-钢拱架；2-集线槽；3-第一集线器；4-挡板；5-支撑板；6-第一通孔；7-底座；8-固定架；9-端板；10-第二通孔；11-土压力盒；12-第一混凝土应变计；13-第二混凝土应变计；14-外侧拱架表面应变计；15-内侧拱架表面应变计；16-第二集线器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1-4所示的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，至少包括钢拱架1，其特征在于：还包括围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置、钢拱架翼缘内力测试装置、集线槽2和第一集线器3；所述的钢拱架1由上下两平行的挡板4和与两平行挡板4垂直的支撑板5组成，钢拱架1下挡板4的底部开有第一通孔6；所述的围岩压力测试装置通过固定设置在钢拱架1上挡板4的底座7与钢拱架1接触；所述的围岩压力轴向混凝土内力测试装置和围岩压力径向混凝土内力测试装置分别通过垂直设置在钢拱架1上挡板4下表面和支撑板5侧面上的固定架8与钢拱架1可拆卸连接；在上、下挡板的下、上表面上分别可拆卸连接有一部钢拱架翼缘内力测试装置；所述的集线槽2开设在钢拱架1支撑板5的侧面；所述的第一集线器3连接在钢拱架1下挡板4下部的下表面，第一集线器3通过钢拱架1下挡板4的底部开的第一通孔6分别与围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置线连接。

优选的是所述的固定架8是具有可调长度带套环的尺。

在实际使用时，拱架的安装过程同现有技术中一般隧道钢拱架安装过程。只是在安装的过程中，必须保证预制的钢拱架1外表面土压力盒11紧贴围岩，若土压力盒11不能紧贴围岩时，可以布置与土压力盒等面积的钢制垫板；围岩压力轴向混凝土内力测试装置安装上有可调长度带套环的尺，可将混凝土内力测试装置支撑于该实用新型与普通拱架之间；接触土压力盒处应避免被喷射混凝土沾染，即为安装完成，所有测试设备连接线通过集线槽2集中于集线器内，连接部分预制作际线槽引出测试导线，后期读取测试数据通过集线器采用人工读数或机械读数的方式获取。预制的钢拱架1可以根据不同的开发方式设置不同设备组数。钢拱架的不同测试设备，通过插头快速连接，使得设备连接便捷。完成安装后，即可在第一集线器3处获得安装初始参数。固定架8是具有可调长度带套环的尺，可以通过配合不同长度固定架8进行调节，来适应安装不同拱架的测试需求，从而扩大本实用新型的适用范围。

本实用新型通过围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置的设置，可以在真实的得到初期支护结构受力大小及分布特征的同时，免去了现场安装各类设备导致的施工停滞并能够系统的测量底层衬砌结构断面所受到的围岩压力，初期支护结构径向、轴向内力，钢拱架内力，得到较为系统、准确的结果。

实施例二：

如图1-4所示的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，与实施例一不同之处在于：所述的钢拱架1两端固定连接有端板9；所述的端板9是矩形钢板，所述的矩形钢板上开有用于螺栓连接的第二通孔10。

优选的是所述的第二通孔10是一对与矩形长边平行的长条形通孔，且第二通孔10的两端为圆弧形。

优选的是所述的底座7与钢拱架1上挡板为一体；所述的集线槽2是管状或方形槽。

在实际使用时，钢拱架1两端固定连接有端板9，便于钢拱架1的安装，端板9采用矩形钢板并开有用于螺栓连接的第二通孔10，使得连接只需要螺栓即可完成连接、安装，使得钢拱架的安装方便、便捷。第二通孔10是一对与矩形长边平行的长条形通孔，便于安装时调节；第二通孔10的两端为圆弧形，是为了与螺栓很好的匹配，使得钢拱架的安装更加稳固。

所述的底座7与钢拱架1上挡板为一体，预制时可将底座7凹陷于钢拱架1上挡板上表面，这样设置底座7，既不影响钢拱架1的刚度，同时减小钢拱架与围岩件的距离，还保证钢拱架1安装的安全性；所述的集线槽2采用管状或方形槽，可以满足适应各种测试设备的需要。

实施例三：

如图1-4所示的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，与实施例一不同之处在于：还包括第二集线器16，第二集线器16设置在钢拱架1底端并与围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置线连接。

优选的是所述的钢拱架1是工字钢结构。

优选的是所述的围岩压力测试装置是土压力盒11。

优选的是所述的围岩压力轴向混凝土内力测试装置是第一混凝土应变计12，径向混凝土内力测试装置是第二混凝土应变计13。

优选的是所述的钢拱架翼缘内力测试装置包括外侧拱架表面应变计14和内侧拱架表面应变计15，外侧拱架表面应变计14和内侧拱架表面应变计15分别可拆卸连接在上、下挡板4的下、上表面上。

在实际使用时，根据施工要求需要设置多个钢拱架1时，能够将多个相邻钢拱架1通过第二集线器16与链接接线，然后通过第二集线器16进行多次链接，从而读取所有钢拱架1上测试设备的测试数据；通过调节相邻钢拱架1的径向混凝土内力测试装置即第二混凝土应变计13的固定架，保证不同间距的拱架测试需求。钢拱架1采用工字钢结构，便于材料的选取，减少因采用特殊材质所引起的成本的增加。在设置多个钢拱架1时，相应增加集线器粗细与拱架衔接位置接线端头数量。所有测试设备均安装在相应的待测试位置。

综上所述，本实用新型通过在一个既有设计拱架上，预先集成各类监测设备，可以在真实的得到初期支护结构受力大小及分布特征的同时，免去了现场安装各类设备导致的施工停滞并能够系统的测量底层衬砌结构断面所受到的围岩压力，初期支护结构径向、轴向内力，钢拱架内力，得到较为准确的结果；本实用新型还能够通过调节安装设备，适应不同拱架的需求，扩大了本实用新型的适用范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)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，在本实用新型中涉及“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。

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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，至少包括钢拱架(1)，其特征在于：还包括围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置、钢拱架翼缘内力测试装置、集线槽(2)和第一集线器(3)；所述的钢拱架(1)由上下两平行的挡板(4)和与两平行挡板(4)垂直的支撑板(5)组成，钢拱架(1)下挡板(4)的底部开有第一通孔(6)；所述的围岩压力测试装置通过固定设置在钢拱架(1)上挡板(4)的底座(7)与钢拱架(1)接触；所述的围岩压力轴向混凝土内力测试装置和围岩压力径向混凝土内力测试装置分别通过垂直设置在钢拱架(1)上挡板(4)下表面和支撑板(5)侧面上的固定架(8)与钢拱架(1)可拆卸连接；在上、下挡板的下、上表面上分别可拆卸连接有一部钢拱架翼缘内力测试装置；所述的集线槽(2)开设在钢拱架(1)支撑板(5)的侧面；所述的第一集线器(3)连接在钢拱架(1)下挡板(4)下部的下表面，第一集线器(3)通过钢拱架(1)下挡板(4)的底部开的第一通孔(6)分别与围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置线连接。

2.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的钢拱架(1)两端固定连接有端板(9)；所述的端板(9)是矩形钢板，所述的矩形钢板上开有用于螺栓连接的第二通孔(10)。

3.如权利要求2所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的第二通孔(10)是一对与矩形长边平行的长条形通孔，且第二通孔(10)的两端为圆弧形。

4.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的底座(7)与钢拱架(1)上挡板为一体；所述的集线槽(2)是管状或方形槽。

5.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的固定架(8)是具有可调长度带套环的尺。

6.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：还包括第二集线器(16)，第二集线器(16)设置在钢拱架(1)底端并与围岩压力测试装置、围岩压力轴向混凝土内力测试装置、围岩压力径向混凝土内力测试装置和钢拱架翼缘内力测试装置线连接。

7.如权利要求1或2所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的钢拱架(1)是工字钢结构。

8.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的围岩压力测试装置是土压力盒(11)。

9.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的围岩压力轴向混凝土内力测试装置是第一混凝土应变计(12)，径向混凝土内力测试装置是第二混凝土应变计(13)。

10.如权利要求1所述的一种带有监测设备的预制隧道钢拱架，其特征在于：所述的钢拱架翼缘内力测试装置包括外侧拱架表面应变计(14)和内侧拱架表面应变计(15)，外侧拱架表面应变计(14)和内侧拱架表面应变计(15)分别可拆卸连接在上、下挡板(4)的下、上表面上。