CN211172086U - 一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其包括接头，接头用于将管段连接形成模型；接头这样设置：接头的抗弯刚度大于或等于管段抗弯刚度的0.95倍，且小于或等于管段抗弯刚度的1.05倍；或：接头的轴向抗拉强度大于或等于管段轴向抗拉强度的0.95倍，且小于或等于管段轴向抗拉强度的1.05倍。本实施例提供的用于悬浮隧道模型的管段连接结构能够将管段连接形成模型。使用与管段抗弯刚度接近的接头，可以较好地避免接头本身对模型整体的抗弯刚度产生明显的影响。若需要进行模型的轴向抗拉实验，则换用与管段的轴向抗拉强度接近的接头。这种设置使得能够通过较短的管段拼接形成较长的模型，降低实验成本。

Description

一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构

技术领域

本实用新型涉及悬浮隧道物理模型实验领域，特别是一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构。

背景技术

现今国内外对于悬浮隧道的研究，局限于数学预测模型与二维水槽试验，这些研究不能完整获得悬浮隧道的真实物理响应规律，开展悬浮隧道相关三维物理模型试验是极有必要且有意义的。此前，未见悬浮隧道三维物理模型试验构想，关于三维模型的制作更是空白，建立精确可靠的三维弹性模型管道，是开展悬浮隧道三维物理模型试验的基本条件，而此前相关研究几乎为零。

实用新型内容

现有技术中并没有开展悬浮隧道三维模型试验的相关经验可借鉴。发明人在实现本发明的过程中发现，模型与原型完全的弹性相似是难以实现的，而悬浮隧道主要关注外力作用下的挠度变化，故可以通过常见的工程材料(如304不锈钢)，提供模型的抗弯刚度，使模型与原型满足抗弯刚度相似，从而认为模型与原型之间弹性相似。然后通过其他材料或结构解决模型的尺寸相似和重力相似的问题。但要模拟悬浮隧道的长度，需要准备较长的304不锈钢管道或杆件，在生产中，长管道或长杆件的加工难度较大、成本高，会导致实验成本过高，另一方面，过长管道或杆件的加工精度低、误差大，难以保证实验的高精度要求。

为了降低实验成本、方便模型运输安装、保证精度可控以及使悬浮隧道模型能够基本满足与设计原型的弹性相似，本实用新型提供了一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构，包括接头，接头用于将管段连接形成模型；

接头这样设置：

接头的抗弯刚度大于或等于管段抗弯刚度的0.95倍，且小于或等于管段抗弯刚度的1.05倍；

或：

接头的轴向抗拉强度大于或等于管段轴向抗拉强度的0.95倍，且小于或等于管段轴向抗拉强度的1.05倍。

本实用新型提供的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，通过连接结构将多个管段连接形成模型。通过使用与管段抗弯刚度接近的接头，可以较好地避免接头本身对模型整体的抗弯刚度产生明显的影响。若需要进行模型的轴向抗拉实验，则换用与管段的轴向抗拉强度接近的接头。这种设置使得能够通过较短的管段拼接形成较长的模型，能够降低实验成本，另外，管段与管段连接处的抗弯刚度或抗拉强度也能够与管段保持基本一致，有利于得到更加准确的实验结果。另外，发明人发现，当接头的抗拉强度与管段的抗拉强度基本一致时，接头对模型整体的抗弯刚度的影响在实验允许的范围内，因此，使接头与管段的抗拉强度保持基本一致，也可以使模型满足与原型的弹性相似。

作为本实用新型的优选方案，接头包括第一连接段和第二连接段，第一连接段用于与其中一个管段相连，第二连接段用于与另一个管段相连。

作为本实用新型的优选方案，接头呈中空的圆柱套筒结构，第一连接段靠近于接头的一端，第二连接段靠近于接头的另一端，第一连接段包括螺纹，第二连接段包括螺纹。通过上述结构，接头与管段通过螺纹相连，便于连接和拆卸。

作为本实用新型的优选方案，连接结构还包括锁固件，锁固件与接头的端面接触；锁固件包括至少两个防松螺母。通过在接头的两侧设置螺母，实现对接头的锁固，避免接头在模型的多次变形的过程中出现松动，保证实验能够顺利进行。

作为本实用新型的优选方案，第一连接段的螺纹旋向与第二连接段的螺纹旋向相反。通过这种设置，在组装模型时，通过旋转接头，接头两端的管段能够同步相互靠近；在拆卸模型时，旋转接头，接头两端的管段能够同步相互远离，使得安装和拆卸过程都更加简单。

作为本实用新型的优选方案，其中一个防松螺母与接头的一端接触，另一个防松螺母与接头的另一端接触。通过这种设计，在接头两端的防松螺母都与接头抵接时，能够起到更好的防松紧固效果。

作为本实用新型的优选方案，第一连接段上的螺纹与第二连接段上的螺纹呈间隔地设置。接头与管段通过螺纹连接时，接头与管段存在重合段，重合段的存在将提高该局部的抗拉强度或抗弯刚度。通过上述结构设计，虽然接头与管段依然存在重合段，但由于相邻两个管段连接到一起时，管段与管段之间存在间隙，间隙处仅仅由接头提供抗弯强度或抗拉刚度，而实验时，更多的关注结构的薄弱部分，因此，可以认为在两个管段的连接处，能够通过接头实现对原型的抗弯刚度或抗拉强度的模拟。

作为本实用新型的优选方案，接头一端设有变径段，在由接头的中部指向接头的端部的方向上，变径段的直径逐渐减小。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

能够通过较短的管段拼接形成较长的模型，从而降低实验成本，方便模型运输安装，有利于控制模型长度的精确度，另外，管段与管段连接处的抗弯刚度或抗拉强度也能够与管段保持一致，有利于得到更加准确的实验结果。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的连接结构与管段相连时的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1提供的连接结构的剖视图。

图3是本实用新型实施例2提供的连接结构与管段相连时的结构示意图。

图4是本实用新型实施例2提供的连接结构的剖视图。

图标：11-管段；12-接头；13-防松螺母；121-第一连接段；122-第二连接段；123-变径段。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参阅图1及图2。本实用新型实施例提供了一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构，这种连接结构用于将至少两个管段11连接到一起，形成悬浮隧道模型，这种连接结构包括接头12和锁固件。具体的，本实施例中，接头12为等刚度接头12，即接头12能够提供的最大抗弯刚度与管段11一致或基本一致。

接头12呈中空的圆柱套筒接头12。接头12上设有第一连接段121和第二连接段122，第一连接段121用于与一个管段11相连，第二连接段122用于与另一个管段11相连。具体的，在本实施例中，第一连接段121和第二连接段122均设置为内螺纹。第一连接段121上的螺纹与第二连接段122上的螺纹间隔地设置，且螺纹旋向相反。

接头12的抗弯刚度大于或等于管段11抗弯刚度的0.95倍，且小于或等于管段11抗弯刚度的1.05倍。

在本实施例中，管段11采用304不锈钢材料制成，接头12采用与管段11相同材料的材料制成。

在所需要模拟的悬浮隧道原型尺寸和材料已确定的前提下，可以依据弹性相似原则计算得到管段11的抗弯刚度，进而得到管段11的直径。由于接头12与管段11之间为螺纹相连，接头12的内径与管段11的直径适配，故可依据管段11直径得到接头12的内径。再依据接头12抗弯刚度与管段11抗弯刚度之间的大小关系，可得到接头12的横截面积和外径。通过上述方法确定接头12的尺寸，可以使得接头12的抗弯刚度满足大于或等于管段11抗弯刚度的0.95倍，且小于或等于管段11抗弯刚度的1.05倍的需求。

锁固件包括两个防松螺母13。具体的，其中一个防松螺母13用于与其中一个管段11相连，并与接头12一端的端面接触；另一个防松螺母13用于与另一个管段11相连，并与接头12另一端的端面接触。

本实用新型实施例提供的用于悬浮隧道模型的管段连接结构的工作原理在于：

安装时，先将一个防松螺母13安装在一个管段11的一端，另一个防松螺母13安装在另一个管段11的一端。然后使接头12的一端与这两个管段11中的其中一个相连，接头12另一端与这两个管段11中的另一个相连，旋转接头12，这两个管段11互相靠近。然后转动接头12两端的防松螺母13，使防松螺母13与接头12的端面紧密接触；

本实用新型实施例提供的用于悬浮隧道模型的管段连接结构的有益效果在于：

1.能够通过较短的管段11拼接形成较长的模型，能够降低实验成本，另外，管段11与管段11连接处的抗弯刚度或抗拉强度也能够与管段11保持基本一致，有利于得到更加准确的实验结果；

2.第一连接段121的螺纹旋向与第二连接段122的螺纹旋向相反。通过这种设置，在组装模型时，通过旋转接头12，接头12两端的管段11能够同步相互靠近；在拆卸模型时，旋转接头12，接头12两端的管段11能够同步相互远离，使得安装和拆卸过程都更加简单；

3.通过两个防松螺母13进行接头12的紧固，避免在实验过程中出现接头12与管段11连接处的松动。

实施例2

请参阅图3及图4。本实用新型实施例提供了一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构，这种连接结构用于将至少两个管段11连接到一起，形成悬浮隧道模型，这种连接结构包括接头12和锁固件。具体的，本实施例中，接头12为等强度接头12，即接头12能够提供的最大抗拉强度与管段11一致或基本一致。

接头12呈中空的圆柱套筒接头12。接头12上设有第一连接段121和第二连接段122，第一连接段121用于与一个管段11相连，第二连接段122用于与另一个管段11相连。具体的，在本实施例中，第一连接段121和第二连接段122均设置为内螺纹。第一连接段121上的螺纹与第二连接段122上的螺纹间隔地设置，且螺纹旋向相反。

接头12的两端设有变径段123，在由接头12的中部指向接头12的端部的方向上，变径段123的直径逐渐减小，且变径段123上较小直径端的端面直径与防松螺母13的尺寸适配。第一连接段121的长度不小于与其同侧设置的变径段123的长度。第二连接段122的长度不小于与其同侧设置的变径段123的长度。

接头12的抗拉强度大于或等于管段11抗拉强度的0.95倍，且小于或等于管段11抗拉强度的1.05倍。

在本实施例中，管段11采用304不锈钢材料制成，接头12采用与管段11相同材料的材料制成。

在所需要模拟的悬浮隧道原型尺寸和材料已确定的前提下，可以依据弹性相似原则计算得到管段11的抗拉强度，进而得到管段11最大直径处的直径。由于接头12与管段11之间为螺纹相连，接头12的内径与管段11的直径适配，故可依据管段11直径得到接头12的内径。再依据接头12抗弯刚度与管段11抗弯刚度之间的大小关系，可得到接头12的横截面积和外径。通过上述方法确定接头12的尺寸，可以使得接头12上最大直径处的抗拉强度满足大于或等于管段11抗拉强度的0.95倍、且小于或等于管段11抗拉强度的1.05倍的需求。

本实用新型提供的用于悬浮隧道模型的管段连接结构的有益效果在于：

1.能够通过较短的管段11拼接形成较长的模型，能够降低实验成本；

2.第一连接段121的螺纹旋向与第二连接段122的螺纹旋向相反。通过这种设置，在组装模型时，通过旋转接头12，接头12两端的管段11能够同步相互靠近；在拆卸模型时，旋转接头12，接头12两端的管段11能够同步相互远离，使得安装和拆卸过程都更加简单；

3.通过两个防松螺母13进行接头12的紧固，避免在实验过程中出现接头12与管段11连接处的松动；

4.第一连接段121的长度不小于与其同侧设置的变径段123的长度，第二连接段122的长度不小于与其同侧设置的变径段123的长度，通过这种设置，使得在通过本实施例中的接头12连接管段11时，变径段123可以完全与管段11重合，而避免仅仅通过变径段123提供模型的强度；

5.对于同一个悬浮隧道模型，本实施例中提供的等强度接头12的最大横截面积大于实施例1中的等刚度接头12，则实施例1中的等刚度接头12的抗拉强度小于本实施例1中的等强度接头12，也小于管段11。那么在进行悬浮隧道的轴向抗拉实验时，如果采用实施例1中的等刚度接头12，可能由于接头12的强度不够而损坏模型，因此，在进行轴向抗拉实验时，可以换用本实施例中提供的等强度接头12，实现对模型的保护；

在此基础上，由于等强度接头12的厚度相对较大，为了避免在模型上出现明显的凸起，导致模型线型不流畅、接头12局部不连续，本实施例中的等强度接头12的两端设置为变径结构；

另外，由于实施例1中提供的等刚度接头12的厚度相对较小，因此，在设计等刚度接头12时，可以忽略由于设置接头12引起的管道线型的变化，则等刚度接头12两端的防松螺母13的尺寸可以设置为与等刚度接头12一致。在本实施例中的等强度接头12变径段123的端部直径与防松螺母13的直径保持一致，本实施例中提供的等强度接头12与实施例1中提供的等刚度接头12可以适配于同一套防松螺母13。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，包括接头，所述接头用于将管段连接形成模型；

所述接头这样设置：

所述接头的抗弯刚度大于或等于所述管段抗弯刚度的0.95倍，且小于或等于所述管段抗弯刚度的1.05倍；

或：

所述接头的轴向抗拉强度大于或等于所述管段轴向抗拉强度的0.95倍，且小于或等于所述管段轴向抗拉强度的1.05倍。

2.根据权利要求1所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述接头包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段用于与其中一个管段相连，第二连接段用于与另一个管段相连。

3.根据权利要求2所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述接头呈中空的圆柱套筒结构，所述第一连接段靠近于所述接头的一端，所述第二连接段靠近于所述接头的另一端，所述第一连接段上设有螺纹，所述第二连接段上设有螺纹。

4.根据权利要求3所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，还包括锁固件，所述锁固件与接头的端面接触；

所述锁固件包括至少两个防松螺母。

5.根据权利要求4所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述第一连接段的螺纹旋向与所述第二连接段的螺纹旋向相反。

6.根据权利要求5所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，其中一个防松螺母与所述接头的一端接触，另一个防松螺母与所述接头的另一端接触。

7.根据权利要求3所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述第一连接段上的螺纹与所述第二连接段上的螺纹呈间隔地设置。

8.根据权利要求4所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述接头的两端设有变径段，在由所述接头的中部指向所述接头的端部的方向上，所述变径段的直径逐渐减小；

所述接头最大直径处的轴向抗拉强度大于或等于所述管段轴向抗拉强度的0.95倍，且小于或等于所述管段轴向抗拉强度的1.05倍。

9.根据权利要求8所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述第一连接段的长度不小于位于所述第一连接段一侧的所述变径段的长度，所述第二连接段的长度不小于位于所述第一连接段一侧的所述变径段的长度。

10.根据权利要求9所述的用于悬浮隧道模型的管段连接结构，其特征在于，所述变径段的较小直径端端面直径与所述防松螺母的尺寸适配。

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