本实用新型专利技术涉及一种拱形结构试验荷载加载装置，包括拱形结构、地槽，所述拱形结构的底部两端经底座与地槽固连,所述拱形结构的外周表面包覆有一层加载钢板,内周表面设置有用于监测节点位移值与单元应变值的位移变形监测系统,所述加载钢板的外周表面上设置有若干用于对拱形结构施加径向预应力的预应力荷载施加装置。该拱形结构试验荷载加载装置能够实现拱形结构在实验中施加不同荷载工况，特别是实验中的非对称荷载施加，结构施工方便，操作简单，经济实用。
【技术实现步骤摘要】
本技术提供一种拱形结构试验荷载加载装置，属于拱形结构研究
技术介绍
当前山岭隧道的设计、施工理念以新奥法为主，支护形式主要采用复合式衬砌。复 合式衬砌是根据新奥法基本原理分初期支护和二次衬砌两层先后施作的隧道支护结构。由 于隧道本身混凝土的蠕变及劣化、锚杆和钢架锈蚀等原因，会导致隧道无法健康运营、交通 不畅及生命财产受到威胁，所以需要对其进行健康监测，而初期支护位于结构的内侧是无 法进行监测，只能通过对外层的二次衬砌进行监测，通过其破坏情况来反推隧道结构的破 坏程度，因此对二次衬砌研究就显得尤为必要。二次衬砌大多是由地面上的拱形结构和地 面下的仰拱结构组成。目前，对二次衬砌破坏研究主要着眼于拱形结构。在实验中拱形结 构施加荷载形式，常采用土体加载以及水压加载来模拟均布面荷载、采用液压式千斤顶施 加集中荷载。但由于山体荷载的复杂性，除了常见的面荷载、集中荷载等对称荷载以外，还 可能存在非对称荷载，而这种荷载形式目前在实验中很难进行模拟，即使能在实验中模拟， 设备成本也较高。同时它们不能实现一个装置，多种荷载的施加。
技术实现思路
本技术的目的是针对以上不足之处，提供了一种拱形结构试验荷载加载装 置。 本技术解决技术问题所采用的方案是一种拱形结构试验荷载加载装置，包括 拱形结构、地槽，所述拱形结构的底部两端经底座与地槽固连，所述拱形结构的外周表面 包覆有一层加载钢板，内周表面设置有用于监测节点位移值与单元应变值的位移变形监 测系统，所述加载钢板的外周表面上设置有若干用于对拱形结构施加径向预应力的预应 力荷载施加装置。 进一步的，所述加载钢板为由一个圆弧钢板和两个翼缘钢板组成的圆弧状槽型结 构，所述加载钢板的数量为三个，每个加载钢板的弧长为拱形结构弧长的1/3。 进一步的，所述位移变形监测系统包括一根光纤以及若干个位移计，所述光纤贴 附于拱形结构的内周表面上，所述位移计也均布于拱形结构的内周表面上。 进一步的，所述预应力荷载施加装置包括若干千斤顶与螺杆，所述千斤顶均布于 加载钢板的外周表面上，每个千斤顶的顶部设置有测力计，所述千斤顶与加载钢板的接触 位置设置有加载垫板，所述加载垫板的底面形状为与所述加载钢板外周部形状相适应的 弧形结构，所述螺杆径向穿过拱形结构，其中一端从加载垫板伸出后与千斤顶、测力计连 接，另一端穿过拱形结构的圆心后经固定板进行固定。 进一步的，所述千斤顶的数量为三个，其中一个千斤顶位于拱形结构外周表面的 中部，两个千斤顶对称分置于拱形结构外周表面的两侧，所述固定板包括用于承受与所述 千斤顶相反的力的钢板，所述钢板的底部与地槽固连，顶部及侧部与螺杆固连。 进一步的，位于拱形结构外周表面两侧的螺杆与所述钢板的衔接端设置有垫块。 进一步的，位于拱形结构外周表面两侧的螺杆由螺杆A、螺杆B组成，所述螺杆A经 连接钢板与螺杆B连接，所述连接钢板的形状为具有两个翼缘的U字型，所述螺杆A与螺杆 B均固连在翼缘上，所述连接钢板经过拱形结构的圆心。 进一步的，还包括拉力传感器加载装置，所述拉力传感器加载装置由若干个柱式 拉力传感器、荷载输出仪、螺帽组成，所述柱式拉力传感器穿射于螺杆上。 进一步的，所述拱形结构由混凝土浇筑制成，拱形结构的圆心角:#爸||:1:_1。 与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：该拱形结构试验荷载加载装置 能够实现一个装置多种荷载工况的施加，能够解决现有实验加载方案中非对称荷载施加的 难题；实验主体结构由混凝土和钢材构成，成本低廉；施加不同的荷载工况，只需改变千斤 顶施加荷载的大小或者手动扭紧螺帽荷载的大小来实现，操作简单。【附图说明】 下面结合附图对本技术专利进一步说明。 图1为该技术实施例一的结构示意图； 图2为拱形结构的结构示意图； 图3为加载钢板的结构示意图； 图4为该技术实施例二的结构示意图； 图中： 1-测力计；2_千斤顶；3_加载垫板；4_拱形结构；5_位移计；6_螺杆；7_光纤； 8-螺栓；9-钢板；10-地槽；11-垫块；12-底座；13-加载钢板；14-连接钢板；15-柱式拉 力传感器；16-荷载输出仪；17-螺帽；18-螺杆A; 19-螺杆B。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术进一步说明。 如图1~4所示，一种拱形结构试验荷载加载装置，包括拱形结构4、地槽10,所述 拱形结构4的底部两端经底座12、螺栓8与地槽10固连，所述拱形结构4的外周表面包覆 有一层加载钢板13,内周表面设置有用于监测节点位移值与单元应变值的位移变形监测 系统，所述加载钢板13的外周表面上设置有若干用于对拱形结构施加径向预应力的预应 力荷载施加装置。 在本实施例中，所述加载钢板为由一个圆弧钢板和两个翼缘钢板组成的圆弧状槽 型结构，所述加载钢板的数量为三个，每个加载钢板的弧长为拱形结构弧长的1/3。 在本实施例中，所述位移变形监测系统包括一根光纤7以及若干个位移计5,所述 光纤贴附于拱形结构4的内周表面上，所述位移计5也均布于拱形结构的内周表面上。 在本实施例中，所述预应力荷载施加装置包括若干千斤顶2与螺杆6,所述千斤顶 2均布于加载钢板13的外周表面上，每个千斤顶的顶部设置有测力计1，所述千斤顶与加 载钢板的接触当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种拱形结构试验荷载加载装置，其特征在于：包括拱形结构、地槽，所述拱形结构的底部两端经底座与地槽固连,所述拱形结构的外周表面包覆有一层加载钢板,内周表面设置有用于监测节点位移值与单元应变值的位移变形监测系统,所述加载钢板的外周表面上设置有若干用于对拱形结构施加径向预应力的预应力荷载施加装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈圣，张超，姜绍飞，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建;35
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