隧道结构足尺拟动力试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道结构足尺拟动力试验系统，包括模拟隧道构件、固定模拟隧道构件的固定座、覆盖于模拟隧道构件受力表面的反力墙框体及伺服作动器，所述伺服作动器为多个分散设置于所述模拟隧道构件的受力面与反力墙框体之间，所述伺服作动器通过可旋转底座安装于反力墙框体上其作用端抵靠于所述模拟隧道构件的受力面上。本实用新型专利技术公开的一种隧道结构足尺拟动力试验系统，通过分开设置的多个伺服作动器分别对模拟隧道构造施加荷载，并且伺服作动器可以随可旋转底座转动，也能自由伸缩，因此整个试验系统可以模拟任何荷载状态下模拟测试隧道的抗压强度和抗倒塌强度。

【技术实现步骤摘要】
隧道结构足尺拟动力试验系统
本技术涉及隧道工程
，具体涉及一种隧道结构足尺拟动力试验系统。
技术介绍
拟动力试验方法(Pseudo-DynamicTest)的提出是在上世纪60年，经过半个多世纪的研究和发展，其主要目的是想在拟静力和振动台试验的基础上寻找出一个更好的测试地展对结构的作用的方法。美国和日本对这方面的研究较多。试验的加载控制方式主要有：力控制、位移控制、力和位移混合控制。1969年，日本首先提出将计算机与试验系统结合起来，联机进行结构抗震试验；1981年，日本和美国共同进行了七层足尺结构的拟动力试验，将此系统等效为单自由度系统来试验，通过横向作动器U19和顶层作动器共同作用来完成结构等效单自由度试验的位移加载控制；1983年，Takanashi等人对一层一跨框架进行了快速拟动力试验；1999年，FJMOLINA等人对三层足尺钢结构做了双向拟动力试验。我国在上世纪80年代才开始拟动力试验方法方面的研究。1980年，中国建筑科学研究院的陈瑜、蔗世民等人开始进行拟动力方面的研究；1981年，国内进行了1:6比例模型的12层钢筋混凝土框架模型的拟动力试验；1983年，中国建筑科学研究院完成了1:4比例模型的底层大空间剪力墙结构的试验口。总体来说，国内在拟动力试验方面的研究起步较晚，面对的问题很多，尤其在三维空间里如何进行拟动力试验，仍然处于一个空白研究板块。因此，为解决以上问题，需要一种隧道结构足尺拟动力试验系统，能够实现在三维空间上测试地震作用时隧道结构性能测试，其测试项目包含极限变形率、相对位移角、极限承载力、抗坍塌能力、破坏形态。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供隧道结构足尺拟动力试验系统，能够实现在三维空间上测试地震作用时隧道结构性能测试，通过辅助的测试工具测试模拟隧道构件的极限变形率、相对位移角、极限承载力、抗坍塌能力、破坏形态。本技术的隧道结构足尺拟动力试验系统，包括模拟隧道构件、固定模拟隧道构件的固定座、覆盖于模拟隧道构件受力表面的反力墙框体及伺服作动器，所述伺服作动器为多个分散设置于所述模拟隧道构件的受力面与反力墙框体之间，所述伺服作动器通过可旋转底座安装于反力墙框体上其作用端抵靠于所述模拟隧道构件的受力面上。进一步，所述伺服作动器沿模拟隧道构件的受力面的横截面周向布置包括水平荷载伺服作动器用于对模拟隧道构件的受力面施加水平方向荷载、竖直荷载伺服作动器用于对模拟隧道构件的受力面施加竖直方向荷载及斜向荷载伺服作动器用于对模拟隧道构件的受力面施加斜向荷载。进一步，所述水平荷载伺服作动器为两组且成对称设置于所述模拟隧道构件的横截面左右两侧。进一步，所述竖直荷载伺服作动器为两组且成对称设置于所述模拟隧道构件的横截面顶部。进一步，所述斜向荷载伺服作动器为两组且成对称设置于所述模拟隧道构件的横截面左上方和右上方。进一步，所述水平荷载伺服作动器、竖直荷载伺服作动器和斜向荷载伺服作动器的作用方向延长线交于一点。本技术的有益效果是：本技术公开的一种隧道结构足尺拟动力试验系统，通过分开设置的多个伺服作动器分别对模拟隧道构造施加荷载，并且伺服作动器可以随可旋转底座转动，也能自由伸缩，因此整个试验系统可以模拟任何荷载状态下模拟测试隧道的抗压强度和抗倒塌强度，在三维空间上测试地震作用时隧道结构性能测试，通过辅助的测试工具测试模拟隧道构件的极限变形率、相对位移角、极限承载力、抗坍塌能力、破坏形态。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术的结构示意图。具体实施方式图1为本技术的结构示意图，如图所示，本实施例中的隧道结构足尺拟动力试验系统包括模拟隧道构件1、固定模拟隧道构件1的固定座2、覆盖于模拟隧道构件1受力表面的反力墙框体3及伺服作动器，所述伺服作动器为多个分散设置于所述模拟隧道构件1的受力面与反力墙框体3之间，所述伺服作动器通过可旋转底座4安装于反力墙框体3上其作用端抵靠于所述模拟隧道构件1的受力面上，固定座2可以稳固模拟隧道构件，在实验过程中保持稳定不动的状态，反力墙框体3用于在伺服作动器施加荷载时承受反向力并保证模拟隧道构件1的稳定，伺服作动器是电液伺服系统中的执行元件，通过对负载施加可控的推、拉等作用力，实现对负载的速度、方向、位移、力的控制。伺服作动器由电液伺服阀、作动筒和传感器组成是非常现有的技术，在此不再赘述。本实施例中，所述伺服作动器沿模拟隧道构件1的受力面的横截面周向布置包括水平荷载伺服作动器41用于对模拟隧道构件1的受力面施加水平方向荷载、竖直荷载伺服作动器42用于对模拟隧道构件1的受力面施加竖直方向荷载及斜向荷载伺服作动器43用于对模拟隧道构件1的受力面施加斜向荷载，各个方向的伺服作动器可以分开控制，单独对模拟隧道构件1施加荷载，更加逼真的模拟隧道受压时的动态抗压，抗倒塌状态，结合辅助测试工具测量相应数据。本实施例中，所述水平荷载伺服作动器41为两组且成对称设置于所述模拟隧道构件1的横截面左右两侧，对称的设置以保证在试验时根据试验需要施加荷载。本实施例中，所述竖直荷载伺服作动器42为两组且成对称设置于所述模拟隧道构件1的横截面顶部，在测试顶部抗倒塌能力时施加竖直方向的荷载。本实施例中，所述斜向荷载伺服作动器43为两组且成对称设置于所述模拟隧道构件1的横截面左上方和右上方，在受力面的不同受力点施加荷载。本实施例中，所述水平荷载伺服作动器41、竖直荷载伺服作动器42和斜向荷载伺服作动器43的作用方向延长线交于一点，测试点更均匀，模拟状态更逼真。本技术在使用时，首先将模拟隧道构件1安装于固定座2上，再将固定座置于反力墙框体内，检查各伺服作动器与电脑联机是否安全正常，根据所需试验场景数据设置荷载施加方式，利用伺服作动器对模拟隧道构件1进行荷载输出。各伺服作动器的作用方式和模拟情况：1.竖直荷载伺服作动器42施加竖向荷载，水平荷载伺服作动器41及斜向荷载伺服作动器43起辅助作用，模拟静态时隧道围岩对隧道的作用方式，测出此情况下隧道结构性能。2.竖直荷载伺服作动器42施加竖直方向荷载及水平荷载伺服作动器41施加水平荷载，斜向荷载伺服作动器43起辅助作用。模拟水平地震荷载作用方式，测量此情况下隧道结构性能。3.竖直荷载伺服作动器42施加竖直方向荷载及单边水平荷载伺服作动器41或者斜向荷载伺服作动器43施加荷载，主要测量偏向荷载作用时，隧道的结构性能。在隧道结构性能的测定时结合辅助测试工具针对性记录荷载施加时模拟隧道构件1的形态变化，极限承载力，通过数据分析得出隧道抗坍塌能力并结合模拟隧道构件1的最终破坏情况，得出隧道在模拟情景下的破坏形态。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道结构足尺拟动力试验系统，其特征在于：包括模拟隧道构件、固定模拟隧道构件的固定座、覆盖于模拟隧道构件受力表面的反力墙框体及伺服作动器，所述伺服作动器为多个分散设置于所述模拟隧道构件的受力面与反力墙框体之间，所述伺服作动器通过可旋转底座安装于反力墙框体上其作用端抵靠于所述模拟隧道构件的受力面上。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道结构足尺拟动力试验系统，其特征在于：包括模拟隧道构件、固定模拟隧道构件的固定座、覆盖于模拟隧道构件受力表面的反力墙框体及伺服作动器，所述伺服作动器为多个分散设置于所述模拟隧道构件的受力面与反力墙框体之间，所述伺服作动器通过可旋转底座安装于反力墙框体上其作用端抵靠于所述模拟隧道构件的受力面上。


2.根据权利要求1所述的隧道结构足尺拟动力试验系统，其特征在于：所述伺服作动器沿模拟隧道构件的受力面的横截面周向布置包括水平荷载伺服作动器用于对模拟隧道构件的受力面施加水平方向荷载、竖直荷载伺服作动器用于对模拟隧道构件的受力面施加竖直方向荷载及斜向荷载伺服作动器用于对模拟隧道构件的受力面施加斜向荷载。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈相，洪广，陈美东，郭远臣，林志，陈胡兰，代维，张增辉，王华松，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：新型
国别省市：重庆;50