一种山岭隧道荷载试验加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于隧道监测设备技术领域，特别涉及一种山岭隧道载荷试验加载装置；包括拱形结构、光纤光栅传感器、位移传感器、数据连接线、光纤光栅数据采集仪、反力地槽、反力钢板、连接柱、穿心千斤顶、柱式拉力传感器、荷载数据传输线和荷载输出仪；通过结构的改进，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；本发明专利技术涉及的山岭隧道荷载试验加载装置结构由混凝土、弹性塑料和钢材构成，成本低廉；施加不同的荷载工况，只需改变荷载输出仪荷载数值大小来实现，操作简单。

A Loading Device for Load Test of Mountain Tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种山岭隧道荷载试验加载装置
本专利技术属于隧道监测设备
，特别涉及一种山岭隧道荷载试验加载装置。
技术介绍
我国地形以山地为主，所以修建的公路隧道绝大多数为山岭隧道。隧道在山体荷载作用及隧道本身混凝土的蠕变及劣化等原因，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。山岭隧道的主要结构形式为初期支护和二次衬砌，由于初期支护先行施工，在隧道基本成型时，已被二次衬砌结构覆盖而无法进行监测，只能通过后期浇筑的二次衬砌的破坏情况来反向判定隧道结构的病害程度，因此对山岭隧道中对二次衬砌研究就显得尤为必要。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，常采用土体压实堆载以及水箱加载来模拟均布面荷载、采用千斤顶加载模拟集中荷载。但岩体结构过于复杂性，除了常见的均布面荷载、集中荷载等对称荷载以外，还可能存在非对称荷载，利用目前实验室加载装置来模拟设备成本较高，且单个加载装置也很难实现多种荷载形式的施加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够实现多种荷载形式施加的山岭隧道荷载试验加载装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种山岭隧道荷载试验加载装置，包括拱形结构、光纤光栅传感器、位移传感器、数据连接线、光纤光栅数据采集仪、反力地槽、反力钢板、连接柱、穿心千斤顶、柱式拉力传感器、荷载数据传输线和荷载输出仪；所述反力地槽连接于地面，所述拱形结构的两端固定于反力地槽，所述光纤光栅传感器设置在拱形结构的内沿，所述光纤光栅传感器通过数据连接线与光纤光栅数据采集仪电连接，所述位移传感器设置在拱形结构的内沿，所述拱形结构的外沿的法向连接有多个穿心千斤顶；所述反力钢板的数量与穿心千斤顶数量相同，所述连接柱的一端垂直连接于反力钢板，另一端穿设于穿心千斤顶，多块反力钢板之间依次相连接形成拱形；所述穿心千金顶的上端连接有柱式拉力传感器，所述荷载数据传输线一端连接于穿心千斤顶，另一端连接于荷载输出仪。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的山岭隧道荷载试验加载装置结构中，与现有技术相比，该拱形结构荷载试验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；本专利技术涉及的山岭隧道荷载试验加载装置结构由混凝土、弹性塑料和钢材构成，成本低廉；施加不同的荷载工况，只需改变荷载输出仪荷载数值大小来实现，操作简单。附图说明图1为本专利技术具体实施方式的一种山岭隧道荷载试验加载装置的结构示意图；图2为本专利技术具体实施方式的一种山岭隧道荷载试验加载装置的局部结构示意图；图3为本专利技术具体实施方式的一种山岭隧道荷载试验加载装置的局部结构示意图；图4为本专利技术具体实施方式的一种山岭隧道荷载试验加载装置的局部结构示意图；图5为本专利技术具体实施方式的一种山岭隧道荷载试验加载装置的加载垫板结构示意图；标号说明：1、拱形结构；2、矩形底座；3、光纤光栅传感器；4、位移传感器；5、反力地槽；6、螺杆；7、螺栓；8、数据连接线；9、光纤光栅数据采集仪；10、反力钢板；11、钢板底座方箱；12、连接柱；13、穿心千斤顶；14、柱式拉力传感器；15、螺帽；16、荷载数据传输线；17、荷载输出仪；18、加载垫板。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于：通过结构改进实现一个装置多种荷载工况的施加。请参照图1至图5，本专利技术涉及一种山岭隧道荷载试验加载装置，包括拱形结构1、光纤光栅传感器3、位移传感器4、数据连接线8、光纤光栅数据采集仪9、反力地槽5、反力钢板10、连接柱12、穿心千斤顶13、柱式拉力传感器14、荷载数据传输线16和荷载输出仪17；所述反力地槽5连接于地面，所述拱形结构1的两端固定于反力地槽5，所述光纤光栅传感器3设置在拱形结构1的内沿，所述光纤光栅传感器3通过数据连接线8与光纤光栅数据采集仪9电连接，所述位移传感器4设置在拱形结构1的内沿，所述拱形结构1的外沿的法向连接有多个穿心千斤顶13；所述反力钢板10的数量与穿心千斤顶13数量相同，所述连接柱12的一端垂直连接于反力钢板10，另一端穿设于穿心千斤顶13，多块反力钢板10之间依次相连接形成拱形；所述穿心千金顶的上端连接有柱式拉力传感器14，所述荷载数据传输线16一端连接于穿心千斤顶13，另一端连接于荷载输出仪17。上述一种山岭隧道荷载试验加载装置使用方法，包括以下步骤：(1)先对位于拱形结构1外沿的穿心千斤顶13施加预应力荷载，施加荷载的大小通过荷载输出仪17调节，保证加载垫板18和拱形结构1充分结合；(2)然后再通过荷载输出仪17调节输出荷载的大小，若要模拟均布荷载，让每个荷载输出仪17输出的荷载数值大小相等；若要模拟非对称荷载，就让其中1个或者几个荷载输出仪17输出的荷载数值大小与其它不同即可；(3)穿心千斤顶13施加的载荷依次通过加载垫板18、连接柱12、反力钢板10、钢板底座方箱11、螺栓7、螺杆6、反力地槽5传递，随着荷载的不断增大，拱形结构1产生形变逐渐趋向稳定；(4)待结构变形稳定以后，通过位于拱形结构1内沿的位移传感器4监测节点的位移值、光纤光栅传感器3检测拱形结构1单元的应变数值。上述山岭隧道荷载试验加载装置结构中，通过在拱形结构的内沿设置光纤光栅传感器3用以监测所述拱形结构1的应变数值，通过在拱形结构的内沿设置位移传感器4用以监测所述拱形结构1的关键节点的位移变形数值，与现有技术相比，该拱形结构1荷载试验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；本专利技术涉及的山岭隧道荷载试验加载装置结构由混凝土、弹性塑料和钢材构成，成本低廉；施加不同的荷载工况，只需改变荷载输出仪17荷载数值大小来实现，操作简单。进一步的，上述山岭隧道荷载试验加载装置结构中，还包括加载垫板18，所述加载垫板18的数量与穿心千金顶的数量相同，所述加载垫板18的下表面为与拱形结构1外沿配合的弧形垫片，所述加载垫板18的上表面设有千斤顶固定座，所述弧形垫片连接于拱形结构1外沿，所述穿心千斤顶13连接于千斤顶固定座。由上述描述可知，通过设置加载垫板18，在加载垫板18的下表面设置弧形垫片，能够保证加载垫板18和拱形结构1充分结合。进一步的，上述山岭隧道荷载试验加载装置结构中，所述弧形垫片的材质为弹性塑料，所述千斤顶固定座的材质为金属。由上述描述可知，弧形垫片采用弹性塑料材质，使得穿心千斤顶13施加预应力荷载时，进一步保证加载垫板18和拱形结构1充分结合。进一步的，上述山岭隧道荷载试验加载装置结构中，还包括2个矩形底座2，所述矩形底座2固定于反力地槽5上部，所述拱形结构1的两端分别固定于矩形底座2。由上述描述可知，通过设置2个矩形底座2，使得拱形结构1的两端能够更稳固地固定于反力地槽5。进一步的，上述山岭隧道荷载试验加载装置结构中，还包括2个钢板底座方箱11，所述钢板底座方箱11固定于反力地槽5上部，所述反力钢板10形成的拱形下端连接于钢板底座方箱11。由上述描述可知，通过设置钢板底座方箱11用于固定反力钢板10形成的拱形下端，使得拱形钢板形成的拱形与反力地槽5的连接更加稳固。进一步的，上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种山岭隧道荷载试验加载装置，其特征在于，包括拱形结构、光纤光栅传感器、位移传感器、数据连接线、光纤光栅数据采集仪、反力地槽、反力钢板、连接柱、穿心千斤顶、柱式拉力传感器、荷载数据传输线和荷载输出仪；所述反力地槽连接于地面，所述拱形结构的两端固定于反力地槽，所述光纤光栅传感器设置在拱形结构的内沿，所述光纤光栅传感器通过数据连接线与光纤光栅数据采集仪电连接，所述位移传感器设置在拱形结构的内沿，所述拱形结构的外沿的法向连接有多个穿心千斤顶；所述反力钢板的数量与穿心千斤顶数量相同，所述连接柱的一端垂直连接于反力钢板，另一端穿设于穿心千斤顶，多块反力钢板之间依次相连接形成拱形；所述穿心千金顶的上端连接有柱式拉力传感器，所述荷载数据传输线一端连接于穿心千斤顶，另一端连接于荷载输出仪。

【技术特征摘要】
1.一种山岭隧道荷载试验加载装置，其特征在于，包括拱形结构、光纤光栅传感器、位移传感器、数据连接线、光纤光栅数据采集仪、反力地槽、反力钢板、连接柱、穿心千斤顶、柱式拉力传感器、荷载数据传输线和荷载输出仪；所述反力地槽连接于地面，所述拱形结构的两端固定于反力地槽，所述光纤光栅传感器设置在拱形结构的内沿，所述光纤光栅传感器通过数据连接线与光纤光栅数据采集仪电连接，所述位移传感器设置在拱形结构的内沿，所述拱形结构的外沿的法向连接有多个穿心千斤顶；所述反力钢板的数量与穿心千斤顶数量相同，所述连接柱的一端垂直连接于反力钢板，另一端穿设于穿心千斤顶，多块反力钢板之间依次相连接形成拱形；所述穿心千金顶的上端连接有柱式拉力传感器，所述荷载数据传输线一端连接于穿心千斤顶，另一端连接于荷载输出仪。2.根据权利要求1所述的山岭隧道荷载试验加载装置，其特征在于，还包括加载垫板，所述加载垫板的数量与穿心千金顶的数量相同，所述加载垫板的下表面为与拱形结构外沿配合的弧形垫片，所述加载垫板的上表面设有千斤顶固定座，所述弧形垫片连接于拱形结构外沿，所述穿心千斤顶连接于千斤顶固定座。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨辉，
申请(专利权)人：福建博海工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35