一种超大断面隧道拱架试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的一种超大断面隧道拱架试验装置，包括加载框架，伸臂，油缸、应变片及控制系统；所述加载框架由多层桁架结构竖向拼接而成，其截面为正多边形结构；所述伸臂设置在加载框架的正多边形转角的内侧，所述油缸固定在伸臂的前端并由控制系统控制油缸的伸缩，并且油缸的伸出端与设置在加载框架的内部的试验拱架的外壁相接触；所述应变片贴在试验拱架的外壁上、油缸与试验拱架的接触点的前方、后方及上方。本实用新型专利技术提供的隧道拱架试验装置，其结构合理，对开展约束混凝土拱架整体受力、变形、失稳及破坏特征研究，掌握其荷载与位移、钢材应变等的作用规律，具有较高的工程研究价值。

An experimental device for arch tunnel of super large section tunnel

The utility model discloses an arch frame test device for a super-large section tunnel, which comprises a loading frame, an outrigger, an oil cylinder, a strain gauge and a control system; the loading frame is formed by vertical splicing of a multi-layer truss structure with a cross section of a normal polygon structure; the outrigger is arranged on the inner side of a regular polygon angle of the loading frame, and the load frame is provided with a vertical splicing of the multi-layer truss structure. The cylinder is fixed at the front end of the extension arm and controlled by the control system, and the extension end of the cylinder is in contact with the outer wall of the test arch set inside the loading frame; the strain gauge is attached to the outer wall of the test arch frame, and the front, rear and upper of the contact point between the cylinder and the test arch frame. The tunnel arch frame test device provided by the utility model has reasonable structure, and has high engineering research value for carrying out the research on the stress, deformation, instability and failure characteristics of the constrained concrete arch frame as a whole, mastering the law of its load and displacement, steel strain, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种超大断面隧道拱架试验装置
本技术涉及拱架试验
，尤其涉及一种超大断面隧道拱架试验装置。
技术介绍
近年来，随着国民经济快速发展，发达地区城市间主干线、城市快速干道及国道主干公路交通量增长迅速，双向四车道、六车道公路已经不能满足交通量增长要求，要求双向八车道公路与之相适应，所以相应地会出现双向八车道公路隧道。双向八车道公路隧道为超大断面隧道，由于这类隧道的工程实践样本数量少，且无规范可以指导设计施工，所以对这类隧道拱架的关键技术进行研究倍感迫切和重要。对于隧道围岩而言，尤其是地质条件复杂的大断面隧道，一方面承受复杂地应力的作用，另一方面开挖造成应力集中和应力重分布，引起一定范围围岩的破坏，形成松动圈。碎裂围岩多为破坏后的裂隙岩体或碎裂岩体，这些岩体结构制约着施工安全，为此在施工过程中采取各种各样的支护方式与支护结构。如果开挖方法与支护结构不合理，会引起碎裂围岩隧道产生大变形，甚至产生大体积塌方和突涌水。随着国民经济的发展和交通需求的日益增加，复杂条件下大断面隧道建设将会越来越多，但目前国内对于双向8车道隧道在复杂地质条件下的建设理论和经验都相对不足，且国内无现成规范可以指导此类超大断面公路隧道的设计施工，所以对这类隧道的围岩稳定性及支护体系研究甚为必要。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述技术问题，本技术提供的一种超大断面隧道拱架试验装置，结构合理，对开展约束混凝土拱架整体受力、变形、失稳及破坏特征研究，掌握其荷载与位移、钢材应变等的作用规律，具有较高的工程研究价值。本技术的技术方案为解决上述技术问题，本技术提供的一种超大断面隧道拱架试验装置，包括加载框架，伸臂，油缸、应变片及控制系统；所述加载框架由多层桁架结构竖向拼接而成，其截面为正多边形结构；所述伸臂设置在加载框架的正多边形转角的内侧，所述油缸固定在伸臂的前端并由控制系统控制油缸的伸缩，并且油缸的伸出端与设置在加载框架的内部的试验拱架的外壁相接触；所述应变片贴在试验拱架的外壁上、油缸与试验拱架的接触点的前方、后方及上方。进一步地，所述超大断面隧道拱架试验装置包括36件伸臂及油缸。进一步地，所述伸臂由直段、端面及加强筋拼焊而成，所述端面设置在直段的两端，所述加强筋设置在直段与端面的结合处。可以根据试验拱架的尺寸顶置不同长度的伸臂，以满足试验要求。进一步地，所述直段为方形管，端面焊接在方形管的两端，端面一方面用于将伸臂与油缸固定，另一方面将伸臂固定在加载框架上。进一步地，所述控制系统包括伺服控制模块及数据采集模块，所述伺服控制模块与所述油缸连接，实现液压加载全程伺服控制；所述数据采集模块与试验拱架上的应变片连接，用于试验数据的实时采集。本技术有益效果：本技术提供的一种超大断面隧道拱架试验装置，其结构合理，对开展约束混凝土拱架整体受力、变形、失稳及破坏特征研究，掌握其荷载与位移、钢材应变等的作用规律，具有较高的工程研究价值。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本技术的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本技术，其中：图1是本技术所述一种超大断面隧道拱架试验装置的结构示意图；图2是本技术之伸臂的结构示意图；图3是图2的侧视图。附图中，各标号所代表的部件如下：1.加载框架；2.伸臂；2-1.直段；2-2.端面；2-3.加强筋；3.油缸；4.试验拱架。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，对本技术一种超大断面隧道拱架试验装置进行详细说明。在此记载的实施例为本技术的特定的具体实施方式，用于说明本技术的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本技术实施方式及本技术范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。本说明书的附图为示意图，辅助说明本技术的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本技术实施例的各部件的结构，相同的参考标记用于表示相同的部分。图1至图3是本申请所述一种超大断面隧道拱架试验装置的相关示意图。一种超大断面隧道拱架试验装置的结构示意图，如图1所示，其包括加载框架1，伸臂2，油缸3、应变片及控制系统；所述加载框架1由多层桁架结构竖向拼接而成，其截面为正多边形结构；所述伸臂2设置在加载框架1的正多边形转角的内侧，所述油缸3固定在伸臂2的前端并由控制系统控制油缸3的伸缩，并且油缸3的伸出端与设置在加载框架1的内部的试验拱架4的外壁相接触；所述应变片贴在试验拱架4的外壁上、油缸3与试验拱架4的接触点的前方、后方及上方。本申请中，所述超大断面隧道拱架试验装置包括36件伸臂2及油缸3。图2是本技术之伸臂的结构示意图，所述伸臂2由直段2-1、端面2-2及加强筋2-3拼焊而成，所述端面2-2设置在直段2-1的两端，所述加强筋2-3设置在直段2-1与端面2-2的结合处；可以根据试验拱架的尺寸顶置不同长度的伸臂，以满足试验要求。图3是伸臂的侧视图，所述直段2-1为方形管，端面2-2焊接在方形管的两端。使用强力螺栓通过端面2-2将伸臂与油缸固定，另一方面通过强力螺栓将伸臂固定在加载框架上。所述控制系统包括伺服控制模块及数据采集模块，所述伺服控制模块与所述油缸3连接，实现液压加载全程伺服控制；所述数据采集模块与试验拱架上的应变片连接，用于试验数据的实时采集。利用根本申请提供的超大断面隧道拱架试验装置，可以设计研究多种型号的约束混凝土拱架及工字钢拱架，针对均压、偏压等荷载模式下，通过对拱架的荷载、变形、应力进行系统采集和分析，深入研究各组拱架的整体受力规律、变形失稳形态、局部破坏特征及拱架节点受力变形特征。具体的加载模式包括以下几种：（1）均布加载：各油缸荷载相同。（2）偏压加载：根据水平应力与垂直应力的不同，设侧压力系数为0.5，即左右每个油缸荷载是顶部每个油缸施加荷载的0.5倍；拱架承受应力非对称，以中心轴线为界，设轴线左侧拱架所受应力为右侧的0.5倍，即左面每个油缸是右侧每个油缸施加荷载0.5倍。（3）加载速率及保压时间：采用分级加载，荷载小于预计极限荷载的90%时，10kN/min，每30kN保压0.5min；荷载大于预计极限荷载的90%时，5kN/min，每10kN保压0.5min；偏压加载时相同。（4）停止加载标准：采用单调加压的方式加载，直至试件破坏。过程中并时刻观察试件破坏情况，直至试件整体进入屈服状态或产生明显破坏。利用本申请所述的隧道拱架试验装置开展相关试验研究的步骤如下：（1）试验台各构件就位：将加载框架系统在具体位置拼装，调整好合适的加载作业半径；安装横向档梁的下档梁，并调整下螺栓使得各个档梁均处于同一水平面，为拱架组装提供平台。（2）试验构件组装：将实验拱架运送至指定位置，通过节点将各节拱架进行连接，预留好缩动空间或者安装让压装置。（3）监控采集传感器安装：在指定位置按照要求粘贴应变花；将各监测传感器通过导线与对应的监测采集单元连接。（4）上档梁安装：将上档梁通过螺栓固定在设计位置，使得拱架只能在水平面内进行运动和变形。（5）预加载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大断面隧道拱架试验装置，其特征在于，包括加载框架（1），伸臂（2），油缸（3）、应变片及控制系统；所述加载框架（1）由多层桁架结构竖向拼接而成，其截面为正多边形结构；所述伸臂（2）设置在加载框架（1）的正多边形转角的内侧，所述油缸（3）固定在伸臂（2）的前端并由控制系统控制油缸（3）的伸缩，并且油缸（3）的伸出端与设置在加载框架（1）的内部的试验拱架（4）的外壁相接触；所述应变片贴在试验拱架（4）的外壁上、油缸（3）与试验拱架（4）的接触点的前方、后方及上方。

【技术特征摘要】
1.一种超大断面隧道拱架试验装置，其特征在于，包括加载框架（1），伸臂（2），油缸（3）、应变片及控制系统；所述加载框架（1）由多层桁架结构竖向拼接而成，其截面为正多边形结构；所述伸臂（2）设置在加载框架（1）的正多边形转角的内侧，所述油缸（3）固定在伸臂（2）的前端并由控制系统控制油缸（3）的伸缩，并且油缸（3）的伸出端与设置在加载框架（1）的内部的试验拱架（4）的外壁相接触；所述应变片贴在试验拱架（4）的外壁上、油缸（3）与试验拱架（4）的接触点的前方、后方及上方。2.根据权利要求1所述超大断面隧道拱架试验装置，其特征在于，所述超大断面隧道拱架试验装置包括36件伸臂（2）及油缸（3）。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：马程昊，油新华，马庆松，杨春英，张伟，张清林，宋福渊，
申请(专利权)人：中国建筑股份有限公司，中建工程研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11