一种模型隧道衬砌的制作方法技术

本发明专利技术属于桥梁隧道模型试验技术领域，具体涉及一种模型隧道衬砌的制作方法，该方法通过确定隧道衬砌模型的尺寸、制作隧道衬砌模型、配制微粒混凝土、隧道衬砌模型的浇筑和养护隧道衬砌模型。本发明专利技术采用在立方体泡沫板上固定隧道衬砌模型的方法，然后用钢丝锯切割隧道衬砌模型的内外轮廓后形成型腔，配制好微粒混凝土后进行浇筑。由于泡沫材料的成本很低，并且泡沫材料加工难度低，容易成型，隧道衬砌模型强度达标后直接捣碎内模板和外模板，因此方便脱模且不损伤模型隧道。

【技术实现步骤摘要】
一种模型隧道衬砌的制作方法
本专利技术属于桥梁隧道模型试验
，具体涉及一种模型隧道衬砌的制作方法。
技术介绍
地下结构震害的不断增多促使人们逐渐重视地下结构抗震性能的研究，振动台试验是地下工程结构地震响应研究的重要手段之一。它能够模拟地震对模型整体作用的全过程，进行地震响应和破坏机理等的研究。其特点是可以在试验室条件下再现各种形式的地震波波形，调整围岩与结构模型的构成以及直接观测和获取围岩或结构模型的震害现象与响应数据，为解决复杂问题提供了有效的方法。此外，振动台模型试验还可以用来验证抗震计算方法、计算理论、力学模型和所采用抗减震措施的正确性。国内已有众多学者对隧道等地下结构抗震性能进行了模型试验研究。申玉生等采用大型振动台对强震区山岭隧道结构进行了模型试验研究，分析了隧道洞口段和洞身段结构及模型土的破坏形态；闫高明等基于地震动能量的传播与释放特征，建立了一种穿越断层隧道结构抗减震设计理念，提出了穿越断层隧道抗减震的节段接头形式；李冰天等采用改进的静动耦合剪切模型箱，考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式三个影响因素对衬砌纵向开裂隧道的地震响应进行了振动台试验研究；蒋树屏等依托嘎隆拉隧道对隧洞口段的地震响应进行了大型振动台模型试验研究。以往研究中制作隧道二衬模型大多采用木模或者钢模，因为二衬模型尺寸较小，木模或者钢模不易加工，而且加工成本较高，最重要的是成型后内模脱模困难。鉴于以上这些困难，已有研究资料中的模型隧道二衬往往制成圆形进行试验，因此试验结果不能完全揭示真实隧道（马蹄形）的受力及变形特点。>
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题及不足，本专利技术提供一种模型隧道衬砌的制作方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种模型隧道衬砌的制作方法，该方法按照下述步骤进行：步骤1：确定隧道衬砌模型的尺寸：原型隧道二次衬砌最大跨度为14.02m，最大高度为11.75m，厚度为50cm，采用C35钢筋混凝土浇筑，按照几何相似比进行缩尺，确定隧道衬砌模型的最大跨度为56.0cm，最大高度为47.0cm，厚度为2.0cm；步骤2：制作隧道衬砌模型：在聚乙烯立方体泡沫板上用记号笔画出隧道衬砌模型的形状，然后采用钢丝锯沿隧道衬砌模型的内外轮廓线切割聚乙烯立方体泡沫板，形成隧道衬砌模型的内模板和外模板，内模板和外模板之间通过支撑柱隔开后形成型腔，然后在内模板和外模板上粘贴宽度5cm的透明胶带，并绑扎直径1mm粗的铁丝网模拟隧道二次衬砌配筋覆盖固定在内模板上，将聚乙烯立方体泡沫板的底部放置在平整的地面，并保持型腔开口竖直向上；步骤3：配制微粒混凝土：将水泥：水：连续级配细砂按质量比为1:1.5:6进行混合搅拌；步骤4：隧道衬砌模型的浇筑：将步骤3中配制好的微粒混凝土填充入步骤2中聚乙烯立方体泡沫板上的型腔中进行浇筑，浇筑过程为先浇筑支撑柱两侧的型腔，然后取掉支撑柱进行补充浇筑；步骤5：养护隧道衬砌模型：浇筑完成后7天，拆掉内模板和外模板，每天对隧道衬砌模型进行洒水养护，养护28天后进行试验。进一步的，步骤2中，聚乙烯立方体泡沫板的长宽高为60cm×60cm×70cm。进一步的，步骤3中，连续级配细砂由质量分数20%较大粒径的砂砾和80%较小粒径的砂砾组成，其中较大粒径的砂砾粒径为2.50mm-5.00mm，较小粒径的砂砾的粒径为0.15mm-2.50mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1）本专利技术的内模板和外模板均采用泡沫材料，泡沫材料的成本很低，并且泡沫材料加工难度低，容易成型；2）采用钢丝锯在泡沫板材料中切割出模型隧道的内模和外模制作过程简单易行；3）由于泡沫材料的容易加工，因此可以制成与实际隧道形状完全相同的模型隧道；4）模型隧道强度达标后直接捣碎内模和外模，因此方便脱模且不损伤模型隧道。附图说明图1为衬砌模型通过钢丝锯切割后形成型腔的结构示意图；图2为图1中的内模板上覆盖有铁丝网时的结构示意图；图3为采用本专利技术制作的衬砌模型试样养护过程示意图。图中：1.隧道衬砌模型、2.立方体泡沫板、3.外模板、4.内模板、5.支撑柱、6.型腔、7.铁丝网。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如附图1-3所示，一种模型隧道衬砌的制作方法，该方法按照下述步骤进行：步骤1：确定隧道衬砌模型1的尺寸：原型隧道二次衬砌最大跨度为14.02m，最大高度为11.75m，厚度为50cm，采用C35钢筋混凝土浇筑，按照几何相似比进行缩尺，确定隧道衬砌模型1的最大跨度为56.0cm，最大高度为47.0cm，厚度为2.0cm；步骤2：制作隧道衬砌模型1：在长宽高为60cm×60cm×70cm的聚乙烯立方体泡沫板2上用记号笔画出隧道衬砌模型1的形状，然后采用钢丝锯沿隧道衬砌模型1的内外轮廓线切割聚乙烯立方体泡沫板2，形成隧道衬砌模型1的内模板4和外模板3，内模板4和外模板3之间通过支撑柱5隔开后形成型腔6，然后在内模板4和外模板3上粘贴宽度5cm的透明胶带，并绑扎直径1mm粗的铁丝网7模拟隧道二次衬砌配筋覆盖固定在内模板4上，将聚乙烯立方体泡沫板2的底部放置在平整的地面，并保持型腔6开口竖直向上；步骤3：配制微粒混凝土：将水泥：水：连续级配细砂按质量比为1:1.5:6进行混合搅拌，其中连续级配细砂由质量分数20%较大粒径的砂砾和80%较小粒径的砂砾组成，其中较大粒径的砂砾粒径为2.50mm-5.00mm，较小粒径的砂砾的粒径为0.15mm-2.50mm，所配制的微粒混凝土的物理力学参数如表1所示：表1为微粒混凝土的物理力学参数；步骤4：隧道衬砌模型的浇筑：将步骤3中配制好的微粒混凝土填充入步骤2中聚乙烯立方体泡沫板2上的型腔6中进行浇筑，浇筑过程为先浇筑支撑柱5两侧的型腔6，然后取掉支撑柱5进行补充浇筑；步骤5：养护隧道衬砌模型浇：筑完成后7天，拆掉内模板4和外模板3，每天对隧道衬砌模型1进行洒水养护，养护28天后进行试验。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模型隧道衬砌的制作方法，其特征在于，该方法按照下述步骤进行：/n步骤1：确定隧道衬砌模型的尺寸：原型隧道二次衬砌最大跨度为14.02m，最大高度为11.75m，厚度为50cm，采用C35钢筋混凝土浇筑，按照几何相似比进行缩尺，确定隧道衬砌模型的最大跨度为56.0cm，最大高度为47.0cm，厚度为2.0cm；/n步骤2：制作隧道衬砌模型：在聚乙烯立方体泡沫板上用记号笔画出隧道衬砌模型的形状，然后采用钢丝锯沿隧道衬砌模型的内外轮廓线切割聚乙烯立方体泡沫板，形成隧道衬砌模型的内模板和外模板，内模板和外模板之间通过支撑柱隔开后形成型腔，然后在内模板和外模板上粘贴宽度5cm的透明胶带，并绑扎直径1mm粗的铁丝网模拟隧道二次衬砌配筋覆盖固定在内模板上，将聚乙烯立方体泡沫板的底部放置在平整的地面，并保持型腔开口竖直向上；/n步骤3：配制微粒混凝土：将水泥：水：连续级配细砂按质量比为1:1.5:6进行混合搅拌；/n步骤4：隧道衬砌模型的浇筑：将步骤3中配制好的微粒混凝土填充入步骤2中聚乙烯立方体泡沫板上的型腔中进行浇筑，浇筑过程为先浇筑支撑柱两侧的型腔，然后取掉支撑柱进行补充浇筑；/n步骤5：养护隧道衬砌模型：浇筑完成后7天，拆掉内模板和外模板，每天对隧道衬砌模型进行洒水养护，养护28天后进行试验。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模型隧道衬砌的制作方法，其特征在于，该方法按照下述步骤进行：
步骤1：确定隧道衬砌模型的尺寸：原型隧道二次衬砌最大跨度为14.02m，最大高度为11.75m，厚度为50cm，采用C35钢筋混凝土浇筑，按照几何相似比进行缩尺，确定隧道衬砌模型的最大跨度为56.0cm，最大高度为47.0cm，厚度为2.0cm；
步骤2：制作隧道衬砌模型：在聚乙烯立方体泡沫板上用记号笔画出隧道衬砌模型的形状，然后采用钢丝锯沿隧道衬砌模型的内外轮廓线切割聚乙烯立方体泡沫板，形成隧道衬砌模型的内模板和外模板，内模板和外模板之间通过支撑柱隔开后形成型腔，然后在内模板和外模板上粘贴宽度5cm的透明胶带，并绑扎直径1mm粗的铁丝网模拟隧道二次衬砌配筋覆盖固定在内模板上，将聚乙烯立方体泡沫板的底部放置在平整的地面，并保持型腔开口竖直向上；
步骤3：配制微粒混凝土：将水泥：水：连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹小平，孙纬宇，张云鹏，李晓通，李培，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62