CN210571742U - 一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于混凝土耐久性试验设备技术领域，涉及一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置，主体结构包括底座板、导向立杆、横梁、上连杆、压力盒和套筒，应力测控单元和荷载加载保持单元相互独立，一套应力测控单元能够与多套荷载加载保持单元配合使用，应力测控单元可以重复利用；上连杆和下连杆通过套筒连接，固定螺母定位，大大减少了在荷载加载过程中产生的偏心问题；使用套筒将应力测控单元和荷载加载保持单元连接，拆卸方便，操作简单；试验时只需将荷载加载保持单元和混凝土试件放入设定的试验环境中，进行力学加载和环境耦合作用下的耐久性试验，可有效避免压力盒在试验过程中与有害物质接触而遭到腐蚀破坏。

Description

一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置

技术领域：

本实用新型属于混凝土耐久性试验设备技术领域，具体涉及一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置，在恒载条件下对地铁隧道衬砌曲梁进行加载并与环境耦合因素作用测试混凝土结构的耐久性。

背景技术：

随着城市人口的急剧增加，交通拥挤状况急速加剧，越来越多的城市进入了大规模建设地铁隧道的时代，然而地铁隧道涉及的混凝土结构过早的出现了性能退化现象，严重缩短了服役寿命，出现这种现象的原因通常不是混凝土的强度不够，而是混凝土的耐久性不足。地铁隧道位于地下复杂的环境下，衬砌混凝土不仅要承受周边荷载的作用，还要承受地下水的侵蚀，腐蚀离子的腐蚀等环境影响，衬砌混凝土结构是在荷载和环境因素的共同作用下工作的，只单一研究一方面的影响是不科学的，基于此，研究隧道衬砌混凝土结构在复合因素作用下的耐久性是十分有必要的。目前，对于复合因素作用下混凝土耐久性的加载装置大部分是对常规试件施加压力或弯曲力，并没有针对地铁隧道自身的结构进行加载。例如，中国专利201020101896.X公开一种混凝土耐久性试验的加载装置由一弯曲力施加单元和一稳定弯曲力保持单元组成，其中，弯曲力施加单元具有一底座，底座的两头分别设有一根或两根导向立柱；一横梁套设在导向立柱上，其垂直中心的下表面设有一压力传感器；所述的底座与横梁之间纵剖面的两头分别设有一电动推杆；稳定弯曲力保持单元具有一底板，底板的两头分别设有一根或两根导向立杆；一下横板和一上横板套设在导向立杆上；下横板和上横板之间的每根立杆上分别套设一螺旋压缩弹簧，位于上横板上部的每根立杆上分别设一螺母；加载时，待试验的混凝土试块放置在所述底板和下横板之间，整个稳定弯曲力保持单元置于弯曲力施加单元的底座与横梁之间，此时，所述的两电动推杆同步下拉横梁，压力传感器便作用在所述上横板上表面的中心；其通过弯曲力施加单元中的电动推杆带动横梁加载在弹簧，再通过弹簧的压缩，将荷载传递到混凝土试件上，从而实现对混凝土试件弯曲力的加载。这套装置虽然适用于对混凝土进行弯曲力加载，只能对常规形状试件如长方体试件进行加载，无法对异形试件进行加载。地铁隧道衬砌混凝土并不是标准规格的试件，而是类似于一段段曲梁拼装起来的结构，因此，为了更好的模拟隧道衬砌混凝土受力状况，研究更加接近隧道衬砌的曲梁混凝土结构加载，研发设计一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置，具有实际意义和应用价值。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置，为曲梁试件提供稳定持续的荷载，模拟地铁隧道衬砌混凝土实际状况下的受力状态。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置由应力测控单元和荷载加载保持单元构成；应力测控单元为框板式结构，主体结构包括底座板、导向立杆、横梁、上连杆、压力盒和套筒；矩形板状结构的底座板上设置有两根互相平行的导向立杆，横梁分别与两根导向立杆的顶端连接，横梁上设置有三根上连杆，上连杆的端面设置有压力盒，套筒与上连杆的端部连接并包覆在压力盒的外围；荷载加载保持单元的主体结构包括底板、曲梁反力杆、斜支撑架、下连杆、固定螺母、加载螺母、上垫板、下垫板和碟簧；矩形板状结构的底板上设置有半圆形结构的曲梁反力杆，曲梁反力杆通过两个镜像对称的斜支撑架与底板连接成为整体，曲梁反力杆的中部穿设有三个下连杆，下连杆通过上部的固定螺母和下部的加载螺母与曲梁反力杆连接，下连杆上加载螺母的下方设置有上垫板，下连杆的下端面设置有下垫板，下连杆与下垫板焊接式连接，上垫板与下垫板之间设置有缠绕在下连杆外侧的碟簧。

本实用新型涉及的隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置使用时，将压力盒与外接读数仪连接，旋转套筒将上连杆、压力盒和下连杆密贴连接，使得应力测控单元与荷载加载保持单元连接在一起，对读数仪进行调零，将待试验的混凝土试件放置在斜支撑架与下垫板之间，旋转加载螺母，使其压缩碟簧，与压力盒连接的读数仪上的读数达到设定值时，停止旋转加载螺母，在设定的环境中对混凝土试件进行试验。

本实用新型与现有技术相比，应力测控单元和荷载加载保持单元相互独立，一套应力测控单元能够与多套荷载加载保持单元配合使用，应力测控单元可以重复利用，只需根据试验要求添加荷载加载保持单元即可，提高了使用效率，节省了试验成本；上连杆和下连杆通过套筒连接，固定螺母定位，大大减少了在荷载加载过程中产生的偏心问题；使用套筒将应力测控单元和荷载加载保持单元连接，拆卸方便，操作简单；试验时只需将荷载加载保持单元和混凝土试件放入设定的试验环境中，进行力学加载和环境耦合作用下的耐久性试验，可有效避免压力盒在试验过程中与有害物质接触而遭到腐蚀破坏；其结构简单，拆卸方便，为曲梁混凝土试件提供稳定持续的荷载，能够更好的模拟地铁隧道衬砌混凝土的实际受力状态，研究隧道衬砌混凝土结构在复杂荷载和复杂环境共同作用下的劣化，具有实际意义。

附图说明：

图1为本实用新型的主体结构原理示意图。

图2为本实用新型涉及的应力测控单元的结构示意图。

图3为本实用新型涉及的荷载加载保持单元的结构示意图。

图4为本实用新型涉及的上连杆与下连杆的连接关系示意图。

图5为本实用新型涉及的荷载加载保持单元的局部结构放大图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置由应力测控单元1和荷载加载保持单元2构成；应力测控单元1为框板式结构，主体结构包括底座板10、导向立杆11、横梁12、上连杆13、压力盒14和套筒15；矩形板状结构的底座板10上设置有两根互相平行的导向立杆11，横梁12分别与两根导向立杆11的顶端连接，横梁12上设置有三根上连杆13，上连杆13的端面设置有压力盒14，套筒15与上连杆13的端部连接并包覆在压力盒14的外围；荷载加载保持单元2的主体结构包括底板20、曲梁反力杆21、斜支撑架22、下连杆23、固定螺母24、加载螺母25、上垫板26、下垫板27和碟簧28；矩形板状结构的底板20上设置有半圆形结构的曲梁反力杆21，曲梁反力杆21通过两个镜像对称的斜支撑架22与底板20连接成为整体，曲梁反力杆21的中部穿设有三个下连杆23，下连杆23通过上部的固定螺母24和下部的加载螺母25与曲梁反力杆21连接，下连杆23上加载螺母25的下方设置有上垫板26，下连杆23的下端面设置有下垫板27，下连杆23与下垫板27焊接式连接，上垫板26与下垫板27之间设置有缠绕在下连杆23外侧的碟簧28。

本实施例涉及的应力测控单元1用于检测碟簧28对混凝土试件3施加的荷载的大小；荷载加载保持单元2用于持续加载混凝土试件3；斜支撑架22具有支撑作用；碟簧28的材质为不锈钢，能够提供足够的压力，避免遭受试验过程中环境的腐蚀，还能消除试验过程中的应力松弛。

本实施例涉及的隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置进行试验的过程为：

第一步，制作截面面积为100×100mm，直径为1000mm的四分之一圆形结构的曲梁混凝土试件3，混凝土试件3成型后养护24h拆模，将混凝土试件3养护到试验所要求的龄期后拿出，用环氧树脂将混凝土试件3除上下表面外全部密封，上下两个表面在腐蚀溶液环境条件下浸泡；

第二步，将应力测控单元1与荷载加载保持单元2连接，先在下连杆23上依次套上碟簧28、上垫板26和加载螺母25，此时，碟簧28处于松弛状态，再将下连杆23穿过曲梁反力杆21，将第一步养护好的混凝土试件3放置在斜支撑架22与下垫板27之间，拧紧固定螺母24，固定混凝土试件3，旋转套筒15将上连杆13、压力盒14和下连杆23密贴固定在一起，将压力盒14外接的读数仪调零，旋转加载螺母25，根据压力盒14外接的读数仪的读数，将荷载加载到设定值后，停止旋转加载螺母25；

第三步，混凝土试件3加载好后，旋转套筒15，将荷载加载保持单元2从应力测控单元1上取下放置在设定浓度的离子溶液中浸泡，进行力学加载与环境耦合作用下衬砌混凝土的耐久性试验。

Claims (1)

1.一种隧道衬砌曲梁结构耐久性试验加载装置，其特征在于由应力测控单元和荷载加载保持单元构成；应力测控单元为框板式结构，主体结构包括底座板、导向立杆、横梁、上连杆、压力盒和套筒；矩形板状结构的底座板上设置有两根互相平行的导向立杆，横梁分别与两根导向立杆的顶端连接，横梁上设置有三根上连杆，上连杆的端面设置有压力盒，套筒与上连杆的端部连接并包覆在压力盒的外围；荷载加载保持单元的主体结构包括底板、曲梁反力杆、斜支撑架、下连杆、固定螺母、加载螺母、上垫板、下垫板和碟簧；矩形板状结构的底板上设置有半圆形结构的曲梁反力杆，曲梁反力杆通过两个镜像对称的斜支撑架与底板连接成为整体，曲梁反力杆的中部穿设有三个下连杆，下连杆通过上部的固定螺母和下部的加载螺母与曲梁反力杆连接，下连杆上加载螺母的下方设置有上垫板，下连杆的下端面设置有下垫板，下连杆与下垫板焊接式连接，上垫板与下垫板之间设置有缠绕在下连杆外侧的碟簧。

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