一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型制造技术

本实用新型专利技术公开了一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型，包括隧道模型和弧形支座，所述隧道模型由若干个隧道管片和接头螺栓错缝拼装成型，所述隧道模型架设在两个弧形支座上，所述隧道模型沿水平方向的两端分别通过弧形钢板固定，两个弧形支座的上方还架设有螺栓连接的四脚支架，所述四脚支架的内顶部中心处安装有千斤顶，所述千斤顶的底部设有弧形加压板，所述中心环道的內表壁底部安装有若干个LVDT位移传感器，所述千斤顶上还安装有压力传感器。本实用新型专利技术改变了传统的采用土箱方式，使得进行隧道环间剪切刚度标定演示实验时更加的方便，使用者不仅可以通过计算机直观的观测到形变数据还可以直观的观察到模型隧道的变形状态，提高其演示效果。

A Demonstration Model for Calibration of Inter-ring Shear Stiffness of Tunnels

【技术实现步骤摘要】
一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型
本技术属于隧道工程
，具体为一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型。
技术介绍
城市地铁沿线商业价值得到了更加广泛关注，紧邻线路的建筑施工越来越多。紧邻建筑基坑移除土体经常违规堆载在既有地铁隧道上方地面，将对既有盾构地铁隧道结构安全产生不利影响。为保障城市轨道交通安全运营安全，各大轨道交通在建城市纷纷出台了相关隧道保护文件，通过在地铁隧道沿线设置地铁结构控制保护区和特别保护区以减少邻近施工的影响。尽管各个地区与行业规范对城市轨道安全提出了相当高的保护要求，但是人为因素造成轨道隧道破坏的案例时有发生，地表弃土引发运行隧道结构的不安全性应该引起足够的重视。室内原型试验故能避免隧道模拟的困难，但是面临加载荷载与实际水土压力情况差距较远的问题，导致试验结果与实际情况相差较远，误导工程设计。因此，亟需提出一种能反映水土作用压力和结构接头的盾构隧道结构的试验方法，现有的室内模型试验或采用铁管、或采用开槽尼龙管片模型模拟盾构隧道结构，虽然该简化处理可以反映既有隧道加载作用下纵向沉降变形或横向变形，但尚无隧道环间剪切刚度标定的实验演示模型。
技术实现思路
本技术的目的在于：提供一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型，以解决上述提到的问题。本技术采用的技术方案如下：一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型，包括隧道模型和弧形支座，所述隧道模型由若干个隧道管片和接头螺栓错缝拼装成型，所述隧道模型架设在两个弧形支座上，所述隧道模型沿水平方向的两端分别通过弧形钢板固定，且弧形钢板的底部延伸端与弧形支座通过紧固螺栓固定，两个弧形支座的上方还架设有螺栓连接的四脚支架，所述四脚支架的内顶部中心处安装有千斤顶，所述千斤顶的底部设有弧形加压板，所述隧道模型沿水平方向的中段管环，即中心环道，与弧形加压板的位置对应，所述中心环道的内表壁底部安装有若干个LVDT位移传感器，所述千斤顶上还安装有压力传感器。其中，所述两个弧形支座相对一侧的端部分别位于中心环道的底部两侧，且两个弧形支座之间的距离大于中心环道的水平长度。其中，所述弧形加压板的弧形开口与隧道模型的弧度吻合。其中，所述弧形钢板的开口大小与隧道模型的管径大小相匹配。其中，所述隧道模型拼接的管道环数为奇数。其中，还包括数据采集仪和计算机，且数据采集仪通过数据传输线与计算机相互连接。其中，所述压力传感器和LVDT位移传感器的输出端与数据采集仪的输入端电性连接，数据采集仪的输出端与计算机的输入端电性连接。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1、本技术中，该隧道环间剪切刚度标定实验演示模型改变了传统的采用土箱方式，将模型隧道置于土箱内部进行加载实验演示，使得进行隧道环间剪切刚度标定演示实验时更加的方便，不需要进行填土，使用者不仅可以通过计算机直观的观测到形变数据还可以直观的观察到模型隧道的变形状态，提高其演示效果。2、本技术中，在千斤顶上设置有压力传感器，使用的过程中，可以采集压力数据的变化，同时可以采集隧道模型形变数据的变化，从而便于进行数据对比，便于使用者进行压力的变化与隧道模型形变变化的相关计算，该隧道环间剪切刚度标定实验演示装置，采集的信息全面，便于更精确的标定隧道环间剪切刚度，增强了实际的使用效果。附图说明图1为本技术一种隧道环间剪切刚度标定实验演示装置的结构示意简图；图2为本技术中隧道模型的中段截面结构示意图；图3为本技术的程序框图；图4为本技术的隧道模型拼接示意图。图中标记：1、弧形钢板；2、隧道模型；201、隧道管片；202、接头螺栓；3、四脚支架；4、千斤顶；5、弧形加压板；6、中心环道；7、弧形支座；8、紧固螺栓；9、数据采集仪；10、计算机；11、LVDT位移传感器；12、压力传感器。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参照图1-4，一种隧道环间剪切刚度实验演示模型，包括隧道模型2和弧形支座7，隧道模型2由若干个隧道管片201和接头螺栓202错缝拼装成型，本实施例中，拟以几何相似比及材料的弹性模量相似比为基础相似比，分别选取有机玻璃和钢制焊丝模拟隧道管片201和接头螺栓202，隧道模型2架设在两个弧形支座7上，隧道模型2沿水平方向的两端分别通过弧形钢板1固定，且弧形钢板1的底部延伸端与弧形支座7通过紧固螺栓8固定，防止测试过程中，隧道模型2发生偏移，从而影响数据的准确性，两个弧形支座7的上方还架设有螺栓连接的四脚支架3，四脚支架3的内顶部中心处安装有千斤顶4，千斤顶4的底部设有弧形加压板5，其中，四脚支架3的顶部采用钢板焊接，作为千斤顶4的反力架，确保千斤顶4的施力稳定，隧道模型2沿水平方向的中段管环，即中心环道6，与弧形加压板5的位置对应，中心环道6的內表壁底部安装有若干个LVDT位移传感器11，千斤顶4上还安装有压力传感器12（图中未示出），压力传感器12安装在千斤顶4的活塞杆的端部，用于采集千斤顶4每次施压的压力值，将其通过数据采集仪9反馈至计算机10上进行数据的采集，本技术中压力传感器12的结构及连接方式为现有技术，在此不做赘述。本实施例中，两个弧形支座6相对一侧的端部分别位于中心环道6的底部两侧，且两个弧形支座6之间的距离大于中心环道6的水平长度，本技术中，千斤顶4对中心环道6加压，可以保证整个隧道模型2的受力集中，弧形支座7支撑除中心环道6以外的其他隧道部分，且两个弧形支座7之间的距离需略大于中心环道6的水平长度，从而保证在加压至隧道模型2变形的过程中不会由于弧形支座7的支撑过多影响变形，也不会由于弧形支座7的支撑过少，受力分散至中心环道6两侧的环道而造成实验误差。参见图2，弧形加压板5的弧形开口与隧道模型2的弧度吻合，千斤顶4的下方设置弧形加圧板5，弧形加圧板5直接对中心环道6加压，本实施例中，力的传递过程简单，避免了因受力不均而影响实验数据。弧形钢板1的开口大小与隧道模型2的管径大小相匹配，弧形钢板1与隧道模型2尺寸匹配，从而达到紧固隧道模型的作用。隧道模型2拼接的管道环数为奇数，由于实验时，需对隧道模型2的正中心上方施加压力，因此将管道环数设置为奇数，便于进行实验。一种隧道模型环间剪切刚度标定实验演示装置还包括数据采集仪9和计算机10，且数据采集仪9通过数据传输线与计算机10相互连接。参见图3，压力传感器12和LVDT位移传感器11的输出端与数据采集仪9的输入端电性连接，数据采集仪9的输出端与计算机10的输入端电性连接。工作原理：使用时，首先将拼接并紧固好相邻环的隧道模型2放置在两个弧形支座7上，且按照中心环道6的位置将两弧形支座7摆放的位置进行调整，然后将弧形钢板1卡在隧道模型2的两端，再通过旋拧紧固螺栓8使得弧形钢板1与弧形支座7固定，确保隧道模型不会移动后，将四脚支架3架设在两弧形支座7的上方，用螺栓固定，确保四脚支架3顶部的千斤顶4与中心环道6的位置在同一垂直线上后，即可开始实验，通过千斤顶4逐级施加竖向荷载，每次加压后等隧道模型2变形稳定，再施加下一级荷载，利用数据采集仪9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型，包括隧道模型（2）和弧形支座（7），其特征在于，所述隧道模型（2）由若干个隧道管片（201）和接头螺栓（202）错缝拼装成型，所述隧道模型（2）架设在两个弧形支座（7）上，所述隧道模型（2）沿水平方向的两端分别通过弧形钢板（1）固定，且弧形钢板（1）的底部延伸端与弧形支座（7）通过紧固螺栓（8）固定，两个弧形支座（7）的上方还架设有螺栓连接的四脚支架（3），所述四脚支架（3）的内顶部中心处安装有千斤顶（4），所述千斤顶（4）的底部设有弧形加压板（5），所述隧道模型（2）沿水平方向的中段管环，即中心环道（6），与弧形加压板（5）的位置对应，所述中心环道（6）的內表壁底部安装有若干个LVDT位移传感器（11），所述千斤顶（4）上还安装有压力传感器（12）。

【技术特征摘要】
1.一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型，包括隧道模型（2）和弧形支座（7），其特征在于，所述隧道模型（2）由若干个隧道管片（201）和接头螺栓（202）错缝拼装成型，所述隧道模型（2）架设在两个弧形支座（7）上，所述隧道模型（2）沿水平方向的两端分别通过弧形钢板（1）固定，且弧形钢板（1）的底部延伸端与弧形支座（7）通过紧固螺栓（8）固定，两个弧形支座（7）的上方还架设有螺栓连接的四脚支架（3），所述四脚支架（3）的内顶部中心处安装有千斤顶（4），所述千斤顶（4）的底部设有弧形加压板（5），所述隧道模型（2）沿水平方向的中段管环，即中心环道（6），与弧形加压板（5）的位置对应，所述中心环道（6）的內表壁底部安装有若干个LVDT位移传感器（11），所述千斤顶（4）上还安装有压力传感器（12）。2.如权利要求1所述的一种隧道环间剪切刚度标定实验演示模型，其特征在于：所述两个弧形支座（7）相对一侧的端部分别位于中心环道（6）的底...

【专利技术属性】
技术研发人员：童智能，乐腾胜，严兵，郭杨，梁荣柱，高坤，柯宅邦，
申请(专利权)人：江西科技师范大学，
类型：新型
国别省市：江西,36