CN218766269U - 一种可循环使用的缩尺盾构管片模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，属于盾构管片试验模具技术领域，解决了在盾构隧道爆炸缩类实验中，使用现有缩尺管片模具所制作的管片不能还原现场盾构隧道中的接头结构，从而影响实验合理性和可靠性的问题；其包括模具本体呈圆环，模具本体包括构造相同且均为圆弧状结构的封顶块模具、第一邻接块模具、第一标准块模具、第二标准块模具、第三标准块模具和第二邻接块模具；圆弧状结构内均设有用于重复浇筑管片的模具腔；模具腔浇筑完成的管片中形成多个弯螺栓通道。本实用新型在缩尺实验中，模具腔设置了环向、纵向的弯螺栓通道，使制作出的管片真实还原实际盾构隧道中的接头结构，能得到准确的盾构隧道爆炸类缩尺实验数据。

Description

一种可循环使用的缩尺盾构管片模具

技术领域

本实用新型涉及盾构管片模具实验技术领域，具体涉及一种可循环使用的缩尺盾构管片模具。

背景技术

随着城市轨道交通的不断发展和装备制造技术水平的提高，我国盾构隧道数量和规模日益增大，当前国际局势复杂，由于盾构隧道常作为重要交通工程、修建在城市繁华区域，同时其拼装式构造特点使得其面临暴恐袭击的可能性和危害程度不断增加，需对盾构隧道的抗爆性能进行全面、深入研究。

在进行结构爆炸动力特性类课题的研究时，开展缩尺试验是比较有效、可靠的研究手段。根据爆炸比例定律，缩尺结构模型除几何尺寸外，其他条件(如结构材料、边界设置等)应与实际情况一致，盾构隧道通过环向和纵向螺栓将管片拼接而成，管片及接头部位响应规律是研究的重点之一。现有盾构隧道类的缩尺试验常会涉及到对管片材料的相似，采用石膏或砂浆进行浇筑，同时管片接头部位通过基于刚度等效进行切割弱化等方式进行处理，无法真实模拟盾构隧道螺栓接头的细部构造，也无法对接头螺栓的动力响应进行直接测试。另外，在现有的缩尺管片模具腔浇筑有钢筋笼的混凝土缩尺管片时存在振捣效果欠佳和预留接头螺栓孔可操作性不强等问题，使得此类模具得出的试验研究结论可能与真实情况差异性较大，因此需要制作一种可重复性使用的并且考虑管片接头的模具。

为了解决上述问题，如公开号为CN113640136A的中国专利公开了一种盾构管片缩尺模型实验装置及实验方法，包括盾构管片组件、第一连接组件以及第二连接组件；盾构管片组件包括多个管片钢筋骨架，管片钢筋骨架拼接成盾构管环；第一连接组件设置在相邻两个管片钢筋骨架的拼接纵缝内，第一连接组件预埋在盾构管环内部，采用浇筑材料填充形成盾构管片预制件；第二连接组件包括两组弹簧连接单元，两组弹簧连接单元设置在盾构管片预制件的内侧面和外侧面，且设置在拼接纵缝处；每一弹簧连接单元包括两个弹簧连接件，两个弹簧连接件分别对称设置在拼接纵缝两侧，其靠近拼接纵缝的端部相互连接。第一连接件和弹簧连接单元两个独立系统共同工作等效缩尺后的纵缝螺栓，提高对实际工程指导的可靠性。但是该装置管片依然存在上述问题，无法真实还原盾构隧道管片接头的细部构造，不满足盾构隧道抗爆性能研究的试验条件。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，解决了在盾构隧道爆炸缩类实验中，使用现有缩尺管片模具所制作的管片不能还原现场盾构隧道中的接头结构，从而影响实验合理性和可靠性的问题，为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，其包括模具本体；模具本体包括封顶块模具、第一邻接块模具、第一标准块模具、第二标准块模具、第三标准块模具和第二邻接块模具；封顶块模具、第一邻接块模具、第一标准块模具、第二标准块模具、第三标准块模具和第二邻接块模具依次首尾相连形成圆环；封顶块模具、第一邻接块模具、第一标准块模具、第二标准块模具、第三标准块模具和第二邻接块模具构造相同且均为圆弧状结构；每个圆弧状结构内均设有用于重复浇筑管片的模具腔；浇筑完成的模具腔的管片中形成有多个弯螺栓通道。

本方案中，可根据实际缩尺实验的需求对封顶块模具、第一邻接块模具、第二邻接块模具、第一标准块模具、第二标准块模具和第三标准块模具的其中之一制作管片，节省材料，在浇筑过程中模具腔预留了环向及纵向弯螺栓通道的位置，使制作出的管片真实还原实际盾构隧道中使用的管片上的接头结构，能得到更为准确的盾构隧道爆炸类缩尺实验数据。

进一步地，第一标准块模具包括外壁板、内壁板、第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板；第一侧壁板和第二侧壁板为对称件且通过螺栓连接对称分布在内壁板的两侧；上壁板和下壁板为对称件、并通过螺栓连接对称分布在内壁板的上下部分；外壁板与内壁板对立分布并与上壁板、下壁板、第一侧壁板和第二侧壁板连接；外壁板、内壁板、第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板连接形成管片的模具腔。

本方案中，外壁板、内壁板、第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板连接完成后形成了管片的模具腔，提供了混凝土浇筑空间。

进一步地，内壁板与第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板之间均设有多个弯螺栓。

本方案中，多个弯螺栓为模具腔预留了弯螺栓通道的位置。

进一步地，第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板均设有多个第二弯螺栓孔。

进一步地，内壁板上有多个三棱台凸起，三棱台凸起中开设有第一弯螺栓孔，弯螺栓的一端穿过第二弯螺栓孔并被外部的螺母锁紧，弯螺栓的另一端伸入第一弯螺栓孔中并通过螺母固定；模具腔浇筑完成后从第二弯螺栓孔和第一弯螺栓孔中抽出弯螺栓以形成弯螺栓通道。

本方案中，弯螺栓一端通过第一弯螺栓孔中的螺母锁紧，另一端通过第二弯螺栓孔连接固定，在模具腔浇筑完成后，卸下螺母可抽出弯螺栓从而形成弯螺栓通道。

进一步地，外壁板的中部上开设有呈矩形的浇筑口，浇筑口上设有呈矩形的盖板，盖板通过合页固定在浇筑口上。

本方案中，通过浇筑口和盖板可便于完成浇筑工作。

进一步地，第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板内侧上均贴有多个呈方形的橡胶条。

本方案中，通过橡胶条可以形成管片接缝面预制凹槽，用于成型管片拼装式安装止水胶条。

进一步地，内壁板和外壁板上均设有横肋和竖肋。

本方案中，内壁板和外壁板加固有横肋和竖肋，提高了模具的强度，可以使模具不易变形，可重复性使用。

进一步地，弯螺栓的两端设有螺纹，且表面套有橡胶套，橡胶套两端均设有定位环，两端的定位环分别位于弯螺栓上的螺纹截止处。

本方案中，浇筑完成后，分别拆下第一弯螺栓孔和第二弯螺栓孔上的螺母，可将弯螺栓从橡胶套中抽离出来，从而使浇筑出来的管片具有弯螺栓通道。

本实用新型公开了一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，其有益效果为：

1、本实用新型的一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，所浇筑的模型管片可全面考虑管片和接头部位的细部构造，真实还原盾构隧道环向与纵向的拼装特性，为接头部位的测试和详细分析创造条件；同时可兼顾石膏、砂浆及钢筋混凝土等多种浇筑材料，可供使用场景和范围多样；模具构造简单，适用性和可操作性强。

2、本实用新型的利用第一侧壁板、第二侧壁板、上壁板和下壁板内侧上的橡胶条可以形成管片接缝面预制凹槽，用于成型管片后安装止水胶条。

3、本实用新型利用弯螺栓上的橡胶套，便于固定及脱模。

4、本实用新型利用内壁板和外壁板上的横肋和竖肋，提高了模具的强度，使模具不易变形，可重复性使用。

附图说明

图1为第一标准块模具的爆炸图；

图2为一种可循环使用的缩尺盾构管片模具的结构示意图；

图3为内壁板的结构示意图；

图4为外壁板的结构示意图；

图5为弯螺栓的结构示意图；

图6为第一标准块模具的俯视图；

图7为第一标准块模具的侧视图；

图8为侧壁板的结构示意图；

其中：1、封顶块模具；2、第一邻接块模具；3、第一标准块模具；4、第二标准块模具；5、第三标准块模具；6、第二邻接块模具；7、内壁板；8、上壁板；9、下壁板；10、第一侧壁板；11、第二侧壁板；12、第一弯螺栓孔；13、第二弯螺栓孔；14、弯螺栓；15、第一螺栓孔；16、第二螺栓孔；17、外壁板；18、横肋；19、竖肋；20、固定螺栓；21、三棱台凸起；22、浇筑口；23、盖板；24、橡胶条；25、橡胶套。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例1

一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，目的是解决了在盾构隧道爆炸类缩尺实验中，使用现有缩尺盾构管片模具制作的管片不能还原现场盾构隧道中的接头结构，影响实验合理性和可靠性的问题，盾构隧道爆炸类缩尺实验下面将对其各组件进行详细介绍。

一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，如图2所示，其包括模具本体，模具本体包括封顶块模具1、第一邻接块模具2、第一标准块模具3、第二标准块模具4、第三标准块模具5和第二邻接块模具6；

封顶块模具1、第一邻接块模具2、第一标准块模具3、第二标准块模具4、第三标准块模具5和第二邻接块模具6构造相同且均为圆弧状结构；封顶块模具1、第一邻接块模具2、第一标准块模具3、第二标准块模具4、第三标准块模具5和第二邻接块模具6的依次收尾连接可形成360度完整的圆环，优选的，其中封顶块模具1的圆心角为22.5度，第一邻接块模具2的圆心角、第一标准块模具3的圆心角、第二标准块模具4的圆心角、第三标准块模具5的圆心角和第二邻接块模具6的圆心角均为67.5度；圆弧状结构内均设有用于重复浇筑管片的模具腔；模具腔浇筑完成的管片上形成多个弯螺栓通道，管片可通过个弯螺栓通道进行弯螺栓连接，可真实还原现场盾构隧道使用的管片，能得到更为准确的盾构隧道爆炸类缩尺实验数据。

具体的，如图1所示，第一标准块模具3包括外壁板17、内壁板7、第一侧壁板10、第二侧壁板11、上壁板8和下壁板9；第一侧壁板10和第二侧壁板11为对称件且对称分布于连接内壁板7的两侧，上壁板8和下壁板9为对称件且对称位于内壁板7的上下部分，外壁板17与内壁板7对立分布并与上壁板8、下壁板9、第一侧壁板10和第二侧壁板11连接，外壁板17、内壁板7、第一侧壁板10、第二侧壁板11、上壁板8和下壁板9连接后形成管片的模具腔。

具体连接过程：如图1所示，将内壁板7水平放置；

内壁板7连接上壁板8和下壁板9过程：将内壁板7水平放置，将上壁板8和下壁板9置于内壁板7对立两侧，将弯螺栓14一端伸入内壁板7上的第一弯螺栓孔12中并通过螺母固定，将弯螺栓14的另一端穿过下壁板9上的第二弯螺栓孔13并延伸至下壁板9外部，再通过外部的螺母拧紧，本实施例中下壁板9与内壁板7之间均有三个弯螺栓14，在安装完三个弯螺栓14后，利用固定螺栓20下壁板9上的第二螺栓孔16和内壁板7上的第一螺栓孔15将内壁板7与下壁板9进行固定，上壁板8固定在下壁板9的对立侧；

内壁板7连接第一侧壁板10和第二侧壁板11过程：将第一侧壁板10和第二侧壁板11置于内壁板7对立两侧，将弯螺栓14一端伸入内壁板7上的第一弯螺栓孔12中并通过螺母固定，将弯螺栓14的另一端穿过第一侧壁板10上的第二弯螺栓孔13并延伸至第一侧壁板10外部，再通过外部的螺母拧紧，本实施例中第一侧壁板10与内壁板7之间设有两个弯螺栓14，在安装完两个弯螺栓14后，利用固定螺栓20穿过第一侧壁板10上的第二螺栓孔16和内壁板7上的第一螺栓孔15将内壁板7与第一侧壁板10进行固定，第二侧壁板11固定在一侧壁板10的对立侧。

内壁板7与上壁板8、下壁板9、第一侧壁板10和第二侧壁板11连接后进行刷油处理，在内壁板7、第一侧壁板10、第二侧壁板11、上壁板8和下壁板9形成的模具腔内部表面刷脱模剂，便于之后的混凝土脱模。

刷脱模剂处理后，再将外壁板17与上壁板8、下壁板9、第一侧壁板10和第二侧壁板11通过固定螺栓20进行固定。

具体的，外壁板17的中部上开设有呈矩形的浇筑口22，浇筑口22上设有呈矩形的盖板23，盖板23通过合页固定在浇筑口22上，通过浇筑口22和盖板23可便于完成浇筑工作；如图4所示，外壁板17上加固有横肋18和竖肋19，可以使模具不易变形，可重复性使用。

具体的，内壁板7加固有横肋18和竖肋19，可以使模具不易变形，可重复性使用；如图3所示，内壁板7上设有多个三棱台凸起21，多个三棱台凸起21在内壁板7表面上呈矩形均匀间隔分布，矩形分布能够使成型的管片具有纵向和环向的弯螺栓孔。

优选的，本实施例矩形的长边设有三个三棱台凸起21，矩形短边设有两个三棱台凸起21；三棱台凸起21中开设有第一弯螺栓孔12，第一弯螺栓孔12的设置便于弯螺栓14的定位

具体的，如图5所示，弯螺栓14的两端设有螺纹，且表面套有橡胶套25，橡胶套25两端均设有定位环，两端定位环分别位于弯螺栓14上的螺纹截止处。如图6所示，弯螺栓14一端通过其上的螺纹伸入第一弯螺栓孔12进行定位，弯螺栓14另一端通过其上的螺纹穿过第二弯螺栓孔13进行螺母固定，橡胶套25的设置便于在管片模型浇筑完成后，通过拆下第二弯螺栓孔13上的螺母，便于将弯螺栓14从橡胶套25中抽离出来，从而使浇筑出来的管片具有弯螺栓通道。

具体的，如图8所示，上壁板8、下壁板9、第一侧壁板10和第二侧壁板11内侧上均贴有多个呈方形的橡胶条24，通过橡胶条24可以形成管片接缝面预制凹槽，用于成型管片拼装式安装止水胶条。

本方案的工作原理为：可根据实际缩尺实验的需求进行对封顶块模具1、第一邻接块模具2、第二邻接块模具6、第一标准块模具3、第二标准块模具4和第三标准块模具5的其中之一选择浇筑；

浇筑过程为：在对封顶块模具1、第一邻接块模具2、第二邻接块模具6、第一标准块模具3、第二标准块模具4和第三标准块模具5的其中任一连接完成后，打开其上的盖板23，通过浇筑口22将混凝土浇筑液倒入模具腔中，使用分层浇筑，并将模具胶平放在小型振动台上振捣密实；

在浇筑完成，形成了管片模具后，再拆下第一弯螺栓孔12和第二弯螺栓孔13上的螺母，将弯螺栓14从橡胶套25中抽离出来，从而使浇筑出来的管片具有弯螺栓通道。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：包括模具本体；所述模具本体包括封顶块模具(1)、第一邻接块模具(2)、第一标准块模具(3)、第二标准块模具(4)、第三标准块模具(5)和第二邻接块模具(6)；所述封顶块模具(1)、所述第一邻接块模具(2)、所述第一标准块模具(3)、所述第二标准块模具(4)、所述第三标准块模具(5)和所述第二邻接块模具(6)依次首尾相连形成圆环；所述封顶块模具(1)、所述第一邻接块模具(2)、所述第一标准块模具(3)、所述第二标准块模具(4)、所述第三标准块模具(5)和所述第二邻接块模具(6)构造相同且均为圆弧状结构；每个所述圆弧状结构内均设有用于重复浇筑管片的模具腔；浇筑完成的所述模具腔的管片中形成有多个弯螺栓通道。

2.根据权利要求1所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述第一标准块模具(3)包括外壁板(17)、内壁板(7)、第一侧壁板(10)、第二侧壁板(11)、上壁板(8)和下壁板(9)；所述第一侧壁板(10)和所述第二侧壁板(11)为对称件且通过螺栓连接、对称分布在所述内壁板(7)的两侧；所述上壁板(8)和所述下壁板(9)为对称件、并通过螺栓连接对称分布在所述内壁板(7)的上下部分；所述外壁板(17)与内壁板(7)对立分布并与所述上壁板(8)、所述下壁板(9)、所述第一侧壁板(10)和所述第二侧壁板(11)连接；所述外壁板(17)、所述内壁板(7)、所述第一侧壁板(10)、所述第二侧壁板(11)、所述上壁板(8)和所述下壁板(9)连接形成管片的模具腔。

3.根据权利要求2所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述内壁板(7)与所述第一侧壁板(10)、所述第二侧壁板(11)、所述上壁板(8)和所述下壁板(9)之间均设有多个弯螺栓(14)。

4.根据权利要求3所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述第一侧壁板(10)、所述第二侧壁板(11)、所述上壁板(8)和所述下壁板(9)均设有多个第二弯螺栓孔(13)。

5.根据权利要求4所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述内壁板(7)上设有多个三棱台凸起(21)，所述三棱台凸起(21)中开设有第一弯螺栓孔(12)，所述弯螺栓(14)的一端穿过所述第二弯螺栓孔(13)并被外部的螺母锁紧，所述弯螺栓(14)的另一端伸入所述第一弯螺栓孔(12)中并通过螺母固定；模具腔浇筑完成后从所述第二弯螺栓孔(13)和所述第一弯螺栓孔(12)中抽出所述弯螺栓(14)以形成模型盾构隧道的弯螺栓通道。

6.根据权利要求2所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述外壁板(17)的中部上开设有呈矩形的浇筑口(22)，所述浇筑口(22)上设有呈矩形的盖板(23)，所述盖板(23)通过合页固定在所述浇筑口(22)上。

7.根据权利要求2～4任一所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述第一侧壁板(10)、所述第二侧壁板(11)、所述上壁板(8)和所述下壁板(9)内侧上均贴有多个呈方形的橡胶条(24)。

8.根据权利要求5所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述内壁板(7)和所述外壁板(17)上均设有横肋(18)和竖肋(19)。

9.根据权利要求3～5任一所述的可循环使用的缩尺盾构管片模具，其特征在于：所述弯螺栓(14)的两端设有螺纹，且表面套有橡胶套(25)，所述橡胶套(25)两端均设有定位环，两端的所述定位环分别位于所述弯螺栓(14)上的螺纹截止处。

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