CN214277706U - 一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，包括隔热壳体，隔热壳体内设置有第一试件装载车和第二试件装载车，第一试件装载车和第二试件装载车沿各自的行走方向正对设置，第一试件装载车和第二试件装载车相互靠近的一端设置有间距，第一试件装载车的另一端设置有第一施压装置，第二试件装载车的另一端设置有第二施压装置；第一试件装载车和第二试件装载车之间的间距处用于形成无缝伸缩材料；隔热壳体内还设置有竖向载荷施加装置、测距传感器和拉力传感器，测距传感器设置在无缝伸缩材料的正上方，拉力传感器设置在无缝伸缩材料内。本实用新型能有效监测管节接头处无缝伸缩材料的变形与受力情况。

Description

一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置

技术领域

本实用新型都属于材料的检测设备技术领域，具体涉及一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置。

背景技术

港珠澳大桥是连接香港、珠海和澳门的超大型跨海通道，全长55km。大桥沉管隧道是我国建设的第一座外海沉管隧道，也是全球最长的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道，是大桥建设中技术最复杂、建设难度最大的部分。该工程具有体型大、管节多、构造复杂、精度要求高等特点。港珠澳大桥沉管隧道长约5664m，由33个巨型沉管管节组成，宽37.95m，高11.4m，埋置水下深度约40米。沉管隧道为埋深、大回於节段式沉管，由33个管节、219个节段组成，压舱混凝土和调平层混凝土在管节接头处断开，在节段接头处设接缝。

根据前期检测，在有竖向加载时管节会产生沉降。通过初步计算统计，管节接头会产生3cm的伸缩量及0.5～1cm的差异沉降，节段接头会产生2～3cm的伸缩量。沉管隧道管段、管节错位持续变形对沥青路面的适应变形能力及抗裂性提出了极高要求。

当沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料出现超出标准规范要求的变形时，不仅会影响行车舒适性，也会影响沉管隧道工程的安全稳定性，严重时会造成管节破裂，造成重大人员伤亡和财产损失。因此，及时检测管节接头处无缝伸缩材料的应力和应变极为重要。当前尚未有专门的技术设备检测沉管隧道管节接头处的受力与变形情况，因此需要设计一种能够测试、检测管节接头处无缝伸缩材料的变形以及分析管节接头处无缝伸缩材料的应力与应变的试验设备，为管节接头处路面结构设计提供试验方法。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，能有效监测管节接头处无缝伸缩材料的变形与受力情况，为及时发现沉管隧道使用隐患提供方法支持。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，包括隔热壳体，所述隔热壳体内设置有第一试件装载车和第二试件装载车，所述第一试件装载车和第二试件装载车沿各自的行走方向正对设置，所述第一试件装载车和第二试件装载车相互靠近的一端设置有间距，所述第一试件装载车的另一端设置有第一施压装置，所述第二试件装载车的另一端设置有第二施压装置；所述第一试件装载车和第二试件装载车上用于装载试件，所述第一试件装载车和第二试件装载车之间的间距处用于形成无缝伸缩材料；所述隔热壳体内还设置有竖向载荷施加装置、测距传感器和拉力传感器，所述竖向载荷施加装置用于模拟车辆荷载，所述测距传感器设置在无缝伸缩材料的正上方，所述拉力传感器设置在无缝伸缩材料内。

进一步地，所述隔热壳体内的顶部固定有轨道，所述竖向载荷施加装置包括伸缩装置和滚轮，所述滚轮安装在所述伸缩装置的伸缩端，所述伸缩装置远离伸缩端的一端安装在所述轨道内。

进一步地，所述第一施压装置固定在所述隔热壳体一侧内壁，所述第一施压装置的输出端与所述第一试件装载车连接；所述第二施压装置固定在所述隔热壳体另一侧内壁，所述第二施压装置的输出端与所述第二试件装载车连接。

进一步地，所述隔热壳体内还设置有加湿器和加热器。

进一步地，所述隔热壳体内还设置有湿度传感器和温度传感器。

进一步地，测试装置还包括控制器，所述第一施压装置、所述第二施压装置、所述竖向载荷施加装置、所述测距传感器、所述拉力传感器、所述加湿器、所述加热器、所述湿度传感器和所述温度传感器分别与所述控制器连接。

进一步地，测试装置还包括显示器，所述第一施压装置、所述第二施压装置、所述竖向载荷施加装置、所述测距传感器、所述拉力传感器、所述加湿器、所述加热器、所述湿度传感器和所述温度传感器分别与所述显示器连接。

进一步地，所述第一施压装置和所述第二施压装置为液压机。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型提供的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，本通过试件模拟沉管隧道接头处的受力状态，利用测距传感器和拉力传感器收集试件的变形和受力情况，无需对实际沉管隧道管节接缝处材料造成破坏便能判断材料受力状态，通过与模拟试件的数据对比，能实现有效监测管节接缝处的变形与受力情况，为及时发现沉管隧道使用隐患提供方法支持。

进一步地，竖向载荷施加装置包括伸缩装置和滚轮，滚轮安装在伸缩装置的伸缩端，伸缩装置远离伸缩端的一端安装在轨道内，即竖向载荷施加装置与轨道配合移动，能够很好的模拟车辆荷载。

进一步地，隔热壳体内还设置有加湿器和加热器，能够方便的模拟出实际的环境状况，使得测试结果更加的可靠，更符合实际情况。

进一步地，隔热壳体内还设置有湿度传感器和温度传感器，便于实时监测试件所处的环境温度和湿度。

进一步地，测试装置还包括控制器，第一施压装置、第二施压装置、竖向载荷施加装置、测距传感器、拉力传感器、加湿器、加热器、湿度传感器和温度传感器分别与控制器连接，利用控制器能够方便及时的控制各个器件的工作状态。

进一步地，测试装置还包括显示器，第一施压装置、第二施压装置、竖向载荷施加装置、测距传感器、拉力传感器、加湿器、加热器、湿度传感器和温度传感器分别与显示器连接，利用显示器能够实时显示各个器件的工作参数，便于操作人员观察。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置的结构示意图。

图中：1-隔热壳体；2-第一试件装载车；3-第二试件装载车；4-第一施压装置；5-第二施压装置；6-竖向载荷施加装置；61-伸缩装置；62-滚轮；7-无缝伸缩材料；8-测距传感器；9-拉力传感器；10-轨道；11-加湿器；12-加热器；13-湿度传感器；14-温度传感器；15-控制器；16-显示器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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。

作为本实用新型的某一具体实施方式，如图1所示，一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，包括隔热壳体1，隔热壳体1内的底部设置有第一试件装载车2和第二试件装载车3，第一试件装载车2和第二试件装载车3上用于装载试件。第一试件装载车2和第二试件装载车3沿各自的行走方向正对设置，第一试件装载车2和第二试件装载车3相互靠近的一端设置有间距，第一试件装载车2和第二试件装载车3之间的间距处用于形成无缝伸缩材料7。第一试件装载车2的另一端设置有第一施压装置4，第二试件装载车3的另一端设置有第二施压装置5，具体的，第一施压装置4固定在隔热壳体1一侧内壁，第一施压装置4的输出端与第一试件装载车2连接；第二施压装置5固定在隔热壳体1另一侧内壁，第二施压装置5的输出端与第二试件装载车3连接。

本实施例中，第一施压装置4和第二施压装置5均为液压机。第一施压装置4和第二施压装置5可以提供水平力模拟管节接缝处的受力情况以测试试件的极限受力水平。

隔热壳体1内还设置有竖向载荷施加装置6、测距传感器8和拉力传感器9、加湿器11和加热器12，具体的，隔热壳体1内的顶部固定有轨道10，竖向载荷施加装置6包括伸缩装置61和滚轮62，滚轮62安装在伸缩装置61的伸缩端，伸缩装置61远离伸缩端的一端安装在轨道10内，竖向载荷施加装置6外接电机驱动，可调节竖向荷载大小，用于模拟车辆荷载。本实施例中，伸缩装置61为液压缸。

测距传感器8安装在无缝伸缩材料7的正上方，本实施例中，测距传感器8采用红外测距传感器，用于收集试件无缝伸缩材料的竖向变形数据。

拉力传感器9预埋在无缝伸缩材料7内，用于收集试件无缝伸缩材料的水平应力。

加湿器11和加热器12用于调节隔热壳体1内的测试环境温度与湿度，使得试验与模拟真实环境。

优选的，测试装置还包括控制器15，第一施压装置4、第二施压装置5、竖向载荷施加装置6、测距传感器8、拉力传感器9、加湿器11、加热器12、湿度传感器13和温度传感器14分别与控制器15通过导线连接。控制器15用于控制第一施压装置4、第二施压装置5、竖向载荷施加装置6、测距传感器8、拉力传感器9、加湿器11、加热器12、湿度传感器13和温度传感器14工作。

更优选的，测试装置还包括显示器16，第一施压装置4、第二施压装置5、竖向载荷施加装置6、测距传感器8、拉力传感器9、加湿器11、加热器12、湿度传感器13和温度传感器14分别与显示器16通过导线连接。显示器16用于显示第一施压装置4、第二施压装置5、竖向载荷施加装置6、测距传感器8、拉力传感器9、加湿器11、加热器12、湿度传感器13和温度传感器14工作参数。

本实用新型工作时，首先按照实际沉管隧道接头处制作相同路面结构的试件若干块，并按照图1所示预先在无缝伸缩材料7内埋置拉力传感器9；打开测试装置，将试件放到第一试件装载车2和第二试件装载车3上并固定好两侧；打开电源，开启第一施压装置4和第二施压装置5，为试件施加拉力直至试件断裂，通过拉力传感器9记录最大破坏应力与破坏应变；关闭第一施压装置4和第二施压装置5，将另一块试件放在第一试件装载车2和第二试件装载车3上并用相同的方法固定好，控制加湿器11和加热器12设置初始环境温度和湿度；根据湿度传感器13和温度传感器14记录环境湿度和温度，观察试件无缝伸缩材料7内埋置拉力传感器9和测距传感器8的采集到的数据；控制加湿器11和加热器12，改变环境温度和湿度，记录拉力传感器9和测距传感器8的采集到数据的最大值和此时的环境温度和湿度；取下试件，将另一块试件放置到第一试件装载车2和第二试件装载车3上并固定好，将试验环境温度和湿度调节至由上一步骤得到的最大应力和应变时的温度和湿度；调节伸缩装置61长度，使滚轮62接触试件；打开电源，启动竖向载荷施加装置6并使之沿轨道10运行；根据测距传感器8测得数据记录无缝伸缩材料的竖向变形情况，记录由试件无缝伸缩材料预埋拉力传感器测得的最大拉应力。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，包括隔热壳体(1)，所述隔热壳体(1)内设置有第一试件装载车(2)和第二试件装载车(3)，所述第一试件装载车(2)和第二试件装载车(3)沿各自的行走方向正对设置，所述第一试件装载车(2)和第二试件装载车(3)相互靠近的一端设置有间距，所述第一试件装载车(2)的另一端设置有第一施压装置(4)，所述第二试件装载车(3)的另一端设置有第二施压装置(5)；所述第一试件装载车(2)和第二试件装载车(3)上用于装载试件，所述第一试件装载车(2)和第二试件装载车(3)之间的间距处用于形成无缝伸缩材料(7)；所述隔热壳体(1)内还设置有竖向载荷施加装置(6)、测距传感器(8)和拉力传感器(9)，所述竖向载荷施加装置(6)用于模拟车辆荷载，所述测距传感器(8)设置在无缝伸缩材料(7)的正上方，所述拉力传感器(9)设置在无缝伸缩材料(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，所述隔热壳体(1)内的顶部固定有轨道(10)，所述竖向载荷施加装置(6)包括伸缩装置(61)和滚轮(62)，所述滚轮(62)安装在所述伸缩装置(61)的伸缩端，所述伸缩装置(61)远离伸缩端的一端安装在所述轨道(10)内。

3.根据权利要求1所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，所述第一施压装置(4)固定在所述隔热壳体(1)一侧内壁，所述第一施压装置(4)的输出端与所述第一试件装载车(2)连接；所述第二施压装置(5)固定在所述隔热壳体(1)另一侧内壁，所述第二施压装置(5)的输出端与所述第二试件装载车(3)连接。

4.根据权利要求1所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，所述隔热壳体(1)内还设置有加湿器(11)和加热器(12)。

5.根据权利要求4所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，所述隔热壳体(1)内还设置有湿度传感器(13)和温度传感器(14)。

6.根据权利要求5所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，测试装置还包括控制器(15)，所述第一施压装置(4)、所述第二施压装置(5)、所述竖向载荷施加装置(6)、所述测距传感器(8)、所述拉力传感器(9)、所述加湿器(11)、所述加热器(12)、所述湿度传感器(13)和所述温度传感器(14)分别与所述控制器(15)连接。

7.根据权利要求5所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，测试装置还包括显示器(16)，所述第一施压装置(4)、所述第二施压装置(5)、所述竖向载荷施加装置(6)、所述测距传感器(8)、所述拉力传感器(9)、所述加湿器(11)、所述加热器(12)、所述湿度传感器(13)和所述温度传感器(14)分别与所述显示器(16)连接。

8.根据权利要求1所述的一种沉管隧道管节接头处无缝伸缩材料应力应变测试装置，其特征在于，所述第一施压装置(4)和所述第二施压装置(5)为液压机。

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