一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，包括以下步骤：S1试验准备：组装可缩钢拱架并固定在实验台上，安装为可缩钢拱架施加载荷力的加载油缸；S2预加载：调节各加载油缸，使得其同时施加压力作用在可缩钢拱架上，直至压力稳定；S3参数设置：当预加载的压力均稳定时，设置加载油缸的载荷、位移、加载速率以及加载方式；S4试验过程：按照设置好的参数，各加载油缸同时对可缩钢拱架施加压力，记录并保存试验数据，达到加载试验结束要求时，停止加载。本发明专利技术还公开了可缩钢拱架非对称加载模拟试验装置。本发明专利技术提供的试验方法，操作方便，可靠性强，成本低，又能达到很好的模拟效果，能够很好地测试可缩钢拱架的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法及装置
本专利技术属于公路隧道、铁路隧道等地下工程
，具体涉及一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法及装置。
技术介绍
通常对钢拱架进行整架试验时，加载方式有对称加载和非对称加载两种类型，其中对称加载主要包括均布载荷、顶压大侧压小、侧压大顶压小等受载情况，非对称加载主要包括一侧压力大一侧压力小的受载情况。而对于可缩钢拱架的加载试验，试验主要研究工字钢可缩拱架在非对称受力条件下的变形破坏特征，即钢架在一侧压力小一侧压力大的荷载条件下的变形破坏特性，这样就可以根据钢架加载的方向和大小两个因素来模拟不同位置不同等级的非对称大变形现象，比如拱顶下沉，边墙收敛，拱低底鼓等。但是，目前的非对称加载试验方法，操作复杂，成本高，可靠性低，不能有效地模拟测试可缩钢拱架的力学性能。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法及装置。本专利技术所采用的技术方案为：一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，包括以下步骤：S1、试验准备：组装可缩钢拱架，将组装的可缩钢拱架固定在实验台上，并在实验台上安装为可缩钢拱架施加载荷力的多个加载油缸，在每一加载油缸上均安装用于测试加载油缸施加的压力大小的载荷传感器和用于测试加载油缸的传力杆位移的位移传感器；其中，可缩钢拱架包括拱形段和对称地位于拱形段两端的可缩段；S2、预加载：调节各加载油缸，使得各加载油缸的传力杆与可缩钢拱架接触，继续调节各加载油缸，使得各加载油缸同时施加压力作用在可缩钢拱架上，直至压力稳定在预压值；S3、参数设置：当各加载油缸施加的压力均稳定在预压值时，调节可缩段的承受力，并设置加载油缸的载荷、位移、加载速率以及加载方式；S4、试验过程：按照设置好的参数，各加载油缸同时对可缩钢拱架施加压力，记录并保存各载荷传感器和位移传感器测试的数据，达到加载试验结束要求时，停止加载。可选地，步骤S1试验准备具体包括以下过程：S11、组装可缩钢拱架，并在可缩钢拱架上选择一系列加载点，并为每一加载点做好标识；S12、将组装的可缩钢拱架固定在实验台上，在实验台上安装与一系列加载点一一对应的多个加载油缸，使得多个加载油缸与可缩钢拱架在同一竖直平面，且加载油缸的传力杆与对应的加载点处的切线垂直；S13、在每一加载油缸上均安装用于测试加载油缸施加的压力大小的载荷传感器和用于测试传力杆位移的位移传感器。可选地，步骤S11还包括以下过程：在每一所述的加载点处均安装一传力块，传力块为与加载点处弧度相同的弧形状。可选地，步骤S3中加载方式为：各加载油缸同步对可缩钢拱架进行加载，每个加载油缸的作用力均从预压值开始按预设的加载速率匀速增加。可选地，所述加载点在可缩钢拱架的拱形段上对称分布，加载点包括分别位于拱形段两边腰部且相互对称的第一组加载点和第二组加载点以及位于拱形段顶部的第三组加载点。可选地，所述加载油缸包括分别与所述第一组加载点、第二组加载点以及第三组加载点一一对应的第一组加载油缸、第二组加载油缸和第三组加载油缸。可选地，所述第二组加载油缸中各油缸分别对可缩钢拱架施加的力与第一组加载油缸中各油缸分别对可缩钢拱架施加的力之比为N，1＜N＜3，N为实数；所述第三组加载油缸中各油缸分别对可缩钢拱架施加的力与第二组加载油缸中各油缸分别对可缩钢拱架施加的力相等。本专利技术还公开了一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验装置，包括可缩钢拱架以及为可缩钢拱架施加压力的施力组件；所述可缩钢拱架包括拱形段和可缩段，拱形段上标记有多个加载点，所述施力组件包括与多个加载点一一对应设置的多个加载油缸，多个加载油缸沿着可缩钢拱架的拱形段周围对称分布；每一所述加载油缸上均安装用于测试加载油缸施加的压力大小的载荷传感器和用于测试加载油缸的传力杆位移的位移传感器。可选地，每一所述加载点处均设有传力块，传力块呈与加载点处弧度相同的弧形。可选地，所述加载油缸的输出端连接有传力杆，传力杆的运动方向与相对应的加载点处的切线垂直。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，模拟隧道非对称大变形可缩钢拱架的受力变形特征，通过不同加载方向的油缸的布置和施加的压力大小来模拟不同的隧道非对称工况；其试验方法思路新颖，操作方便，可靠性强，成本低，又能达到很好的效果，能够很好地测试可缩钢拱架的力学性能，对于不同的可缩钢拱架能起到良好的检测效果，对隧道与地下工程建设起到一个经济性和安全性的指导作用。附图说明图1是可缩钢拱架非对称加载模拟试验装置的结构示意图。图2是可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法的流程图。图3是可缩钢拱架的结构示意图。图4是可缩段的结构示意图。图5是图4的侧视图。附图标记说明：1-可缩钢拱架，2-拱形段，3-可缩段，4-加载油缸，5-传力块，6-传力杆，7-实验台，8-摩阻钢板，81-腰型孔，9-第一工字钢板，9a-第一螺栓，10-第二工字钢板，10a-第二螺栓。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步阐释。本专利技术中，结合不同加载方向的油缸的布置和施加荷载的比例大小来模拟不同位置和不同等级的隧道非对称的工况；不同位置：由于试验台每个油缸可以独立加载，因此，不同部位的大变形可以将相应部位的油缸的加载荷载调大点，其它的油缸较小且相同；不同等级：由于非对称大变形有轻微、中等和强烈等不同等级，因此，通过调节大变形部位油缸的荷载与普通部位油缸荷载的比例来模拟不同的非对称大变形级别。而非对称的位置一般分为拱顶非对称、拱腰非对称、边墙非对称和拱底非对称，设置相应部位加载点与其它部位加载点的荷载比例为N:1。实施例：本实施例中，针对拱腰非对称的情况进行试验，首先，介绍试验装置，如图1所示，一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验装置，包括可缩钢拱架1以及为可缩钢拱架施加压力的施力组件；所述可缩钢拱架1包括拱形段2和可缩段3，拱形段2上标记有多个加载点，所述施力组件包括与多个加载点一一对应设置的多个加载油缸4，多个加载油缸4沿着可缩钢拱架1的拱形段周围对称分布；每一所述加载油缸4上均安装用于测试加载油缸4施加的压力大小的载荷传感器和用于测试加载油缸4的传力杆6位移的位移传感器。作为一种优选的实施方式，每一所述加载点处均设有传力块5，传力块5呈与加载点处弧度相同的弧形。可缩钢拱架1理想化的受载形式为面载荷形式，即钢架与加载结构处于均匀的面接触，为了加载点的固定性和载荷在可缩钢拱架1内传递的稳定性，在每个加载点加载油缸4与可缩钢拱架1间添加传力块5并用卡缆固定锁死，加载油缸4作用在传力块5上使载荷尽可能均匀的在可缩钢拱架1内分布和传递。具体地，所述加载油缸4的输出端连接有传力杆6，传力杆6的运动方向与相对应的加载点处的切线垂直。下面，介绍利用上述试验装置进行试验的试验方法，如图2所示，一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，包括试验准备、预加载、参数设置和试验过程等四个步骤，具体如下：S1、试验准备。首先，组装可缩钢拱架1，将组装的可缩钢拱架1固定在实验台7上，并在实验台7的周围安装为可缩钢拱架1施加载荷力的多个加载油缸4，在每一加载油缸4上均安装用于测试加载油缸4施加的压力大小的载荷传感器和用于测试加载油缸4的传力杆6位移的位移传感器。S2、预加载：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、试验准备：组装可缩钢拱架，将组装的可缩钢拱架固定在实验台上，并在实验台上安装为可缩钢拱架施加载荷力的多个加载油缸，在每一加载油缸上均安装用于测试加载油缸施加的压力大小的载荷传感器和用于测试加载油缸的传力杆位移的位移传感器；其中，可缩钢拱架包括拱形段和对称地位于拱形段两端的可缩段；S2、预加载：调节各加载油缸，使得各加载油缸的传力杆与可缩钢拱架接触，继续调节各加载油缸，使得各加载油缸同时施加压力作用在可缩钢拱架上，直至压力稳定在预压值；S3、参数设置：当各加载油缸施加的压力均稳定在预压值时，调节可缩段的承受力，并设置加载油缸的载荷、位移、加载速率以及加载方式；S4、试验过程：按照设置好的参数，各加载油缸同时对可缩钢拱架施加压力，记录并保存各载荷传感器和位移传感器测试的数据，达到加载试验结束要求时，停止加载。

【技术特征摘要】
1.一种可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、试验准备：组装可缩钢拱架，将组装的可缩钢拱架固定在实验台上，并在实验台上安装为可缩钢拱架施加载荷力的多个加载油缸，在每一加载油缸上均安装用于测试加载油缸施加的压力大小的载荷传感器和用于测试加载油缸的传力杆位移的位移传感器；其中，可缩钢拱架包括拱形段和对称地位于拱形段两端的可缩段；S2、预加载：调节各加载油缸，使得各加载油缸的传力杆与可缩钢拱架接触，继续调节各加载油缸，使得各加载油缸同时施加压力作用在可缩钢拱架上，直至压力稳定在预压值；S3、参数设置：当各加载油缸施加的压力均稳定在预压值时，调节可缩段的承受力，并设置加载油缸的载荷、位移、加载速率以及加载方式；S4、试验过程：按照设置好的参数，各加载油缸同时对可缩钢拱架施加压力，记录并保存各载荷传感器和位移传感器测试的数据，达到加载试验结束要求时，停止加载。2.根据权利要求1所述的可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，其特征在于，步骤S1试验准备具体包括以下过程：S11、组装可缩钢拱架，并在可缩钢拱架上选择一系列加载点，并为每一加载点做好标识；S12、将组装的可缩钢拱架固定在实验台上，在实验台上安装与一系列加载点一一对应的多个加载油缸，使得多个加载油缸与可缩钢拱架在同一竖直平面，且加载油缸的传力杆与对应的加载点处的切线垂直；S13、在每一加载油缸上均安装用于测试加载油缸施加的压力大小的载荷传感器和用于测试传力杆位移的位移传感器。3.根据权利要求2所述的可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，其特征在于，步骤S11还包括以下过程：在每一所述的加载点处均安装一传力块，传力块为与加载点处弧度相同的弧形状。4.根据权利要求2所述的可缩钢拱架非对称加载模拟试验方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟陆波，李天斌，张文居，祝陆彬，牟力，袁飞云，何成，罗志惠，宋涛，
申请(专利权)人：成都理工大学，四川藏区高速公路有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51