一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其包括模型箱、设置在模型箱中的隧道模拟组件和桩基托换模拟组件、以及设置在桩基托换模拟组件上的检测组件；桩基托换模拟组件包括横梁结构、两根第一桩基和第二桩基；横梁结构包括混凝土横梁和设置在混凝土横梁的两端为铁块；第一桩基包括设置在模型箱中的第一混凝土桩基和设置在第一混凝土桩基上且与铁块垂向方向配合的第一电磁铁；第二桩基包括设置在模型箱中的第二混凝土桩基和设置在第二混凝土桩基上且与铁块水平方向配合的第二电磁铁。电磁铁。电磁铁。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置及实验方法


[0001]本专利技术涉及桥梁及隧道工程
，具体涉及一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置及实验方法。

技术介绍

[0002]城市用地的限制导致了较多的盾构隧道需要下穿桥梁。评估盾构下穿施工对桥梁的影响一直是一个难题。当盾构距离桥梁桩基太近时，桥梁将受到更加严重的影响，甚至会影响桥梁的正常使用，因此出现了桩基托换技术解决这一问题。
[0003]目前，桩基托换效果的评估主要是通过数值模拟进行，然而，现有的桩基托换为一体，过于简单，测量的数据与实际施工相差太多。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置及实验方法，其目的是解决现有桩基托换为一体的问题。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]提供一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其包括模型箱、设置在模型箱中的隧道模拟组件和桩基托换模拟组件、以及设置在桩基托换模拟组件上的检测组件；
[0007]桩基托换模拟组件包括横梁结构、两根第一桩基和第二桩基；横梁结构包括混凝土横梁和设置在混凝土横梁两端的铁块；第一桩基包括设置在模型箱中的第一混凝土桩基和设置在第一混凝土桩基上且与铁块垂向方向配合的第一电磁铁；第二桩基包括设置在模型箱中的第二混凝土桩基和设置在第二混凝土桩基上且与铁块水平方向配合的第二电磁铁。
[0008]本专利技术的有益效果为：在本方案中，混凝土横梁与第一混凝土桩基和第二混凝土桩基通过铁块和电磁铁实现连接，这样实现模拟第一混凝土桩基的截断和第二混凝土桩基的托换，使检测组件的测量值更加接近实际施工；采用电磁结构，控制原理简单，方便切换第一混凝土桩基和第二混凝土桩基，采用简单结构实现了第一桩基截断和第二桩基的托换。
[0009]进一步，检测组件包括设置在混凝土横梁上的位移传感器、设置在第一混凝土桩基上的若干个第一应变计和设置在第二混凝土桩基上的若干个第二应变计；设置的若干个的第一应变计和第二应变计，以获取更多混凝土桩基的受力测量数据。
[0010]进一步，隧道模拟组件包括盾构隧道和若干胶管；盾构隧道包括净空层、以及由内到外依次包裹在净空层外的管片层和补浆层；胶管包括与净空层连通的净空层胶管、与管片层连通的管片层胶管以及与补浆层连通的补浆层胶管。
[0011]设置的净空层、管片层和补浆层，其中通过放出净空层的水模拟现实开挖的隧道；管片层充水后起到支撑盾构隧道的作用，防止模拟土压垮盾构隧道；补浆层放水后使盾构隧道施工超挖形成的间隙，补浆层的水保留可模拟盾构隧道施工过程中的同步注浆，以减
小地层变形盾构隧道。
[0012]进一步，净空层、管片层和补浆层均为橡胶材质。
[0013]进一步，模型箱的一个侧面为透明玻璃，其余面均为金属板。模型箱前侧面为透明玻璃，便于相机动态观察隧道施工时模拟土受到的扰动情况和地下水位变化。
[0014]进一步，模型箱相对透明玻璃的侧面上开有便引出胶管的若干个通孔。
[0015]另一方面提供一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置的实验方法，其包括：
[0016]S1、将隧道模拟组件和桩基托换模拟组件分别固定在模型箱中所对应的预设位置上；
[0017]S2、在模型箱中填充模拟土，至预设高度；
[0018]S3、控制第一电磁铁通电，第二电磁铁断电，记录位移传感器、第一应变计和第二应变计的数据作为第一组数据；
[0019]S4、控制第一电磁铁断电，第二电磁铁通电，记录位移传感器、第一应变计和第二应变计的数据作为第二组数据；
[0020]S5、控制第一电磁铁和第二电磁铁同时通电，开挖盾构隧道，记录位移传感器、第一应变计和第二应变计的数据作为第三组数据；
[0021]S6、根据第一组数据、第二组数据和第三组数据及预设受拉极限状态阈值和预设沉降阈，判断第一混凝土桩基和第二混凝土桩基的稳定性，以及混凝土横梁沉降量。
[0022]在S1中，通过胶管向盾构隧道中注满水并密封胶管出口，形成未开挖的盾构隧道。
[0023]在S5中，开挖盾构隧道的方式为：
[0024]S51、净空层的水放出，模拟盾构隧道开挖；
[0025]S52、若不考虑盾构隧道开挖时注浆的影响，则将补浆层中的水放出；
[0026]S53、保留管片层中的水，模拟盾构隧道管片衬砌，形成支护作用。
[0027]除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本专利技术提供所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
[0028]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0029]图1为本专利技术中一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置的结构示意图。
[0030]图2为隧道模拟组件和桩基托换模拟组件的结构示意图。
[0031]图3为隧道模拟组件的结构示意图。
[0032]其中：1、盾构隧道；1
‑
1、净空层；1
‑
2、管片层；1
‑
3、补浆层；2、胶管；2
‑
1、净空层胶管；2
‑
2、管片层胶管；2
‑
3、补浆层胶管；3、横梁结构；3
‑
1：铁块；3
‑
2、混凝土横梁；4、第一桩基；4
‑
1、第一电磁铁；4
‑
2、第一混凝土桩基；5、第二桩基；5
‑
1、第二电磁铁；5
‑
2、第二混凝土桩基；6、模拟土；7、透明玻璃；8、模型箱；9
‑
1、位移传感器；9
‑
2、第一应变计；9
‑
3、第二应变计。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0034]请参考图1
‑
图3，本专利技术提供一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其包括模型箱8、设置在模型箱8中的隧道模拟组件和桩基托换模拟组件、以及设置在桩基托换模拟组件上的检测组件。
[0035]桩基托换模拟组件包括横梁结构3、两根第一桩基4和第二桩基5；横梁结构3包括混凝土横梁3
‑
2和设置在混凝土横梁3
‑
2的两端为铁块3
‑
1；第一桩基4包括设置在模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其特征在于，包括模型箱(8)、设置在模型箱(8)中的隧道模拟组件和桩基托换模拟组件、以及设置在桩基托换模拟组件上的检测组件；所述桩基托换模拟组件包括横梁结构(3)、两根第一桩基(4)和第二桩基(5)；所述横梁结构(3)包括混凝土横梁(3
‑
2)和设置在混凝土横梁(3
‑
2)两端的铁块(3
‑
1)；所述第一桩基(4)包括设置在模型箱(8)中的第一混凝土桩基(4
‑
2)和设置在第一混凝土桩基(4
‑
2)上且与铁块(3
‑
1)垂向方向配合的第一电磁铁(4
‑
1)；所述第二桩基(5)包括设置在模型箱(8)中的第二混凝土桩基(5
‑
2)和设置在第二混凝土桩基(5
‑
2)上且与铁块(3
‑
1)水平方向配合的第二电磁铁(5
‑
1)。2.根据权利要求1所述的盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其特征在于，所述检测组件包括设置在混凝土横梁(3
‑
2)上的位移传感器(9
‑
1)、设置在第一混凝土桩基(4
‑
2)上的若干个第一应变计(9
‑
2)和设置在第二混凝土桩基(5
‑
2)上的若干个第二应变计(9
‑
3)。3.根据权利要求2所述的盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其特征在于，所述隧道模拟组件包括盾构隧道(1)和若干胶管(2)；所述盾构隧道(1)包括净空层(1
‑
1)及由内到外依次包裹在净空层(1
‑
1)外的管片层(1
‑
2)和补浆层(1
‑
3)；所述胶管(2)包括与净空层(1
‑
1)连通的净空层胶管(2
‑
1)、与管片层(1
‑
2)连通的管片层胶管(2
‑
2)和与补浆层(1
‑
3)连通的补浆层胶管(2
‑
3)。4.根据权利要求3所述的盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其特征在于，所述净空层(1
‑
1)、管片层(1
‑
2)和补浆层(1
‑
3)均为橡胶材质。5.根据权利要求3所述的盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其特征在于，所述模型箱(8)的一个侧面为透明玻璃(7)，其余面均为金属板。6.根据权利要求5所述的盾构下穿桥梁桩基托换试验装置，其特征在于，所述模型箱(8)相对透明玻璃(7)的侧面上开有便于引出胶管(2)的若干个通孔。7.一种权利要求1
‑
6中任一所述的盾构下穿桥梁桩基托换试验装置的实验方法，其特征在于，包括：S1、将隧道模拟组件和桩基托换模拟组件分别固定在模型箱(8)中对应的预设位置上；S2、在模型箱(8)中填充模拟土至预设高度；S3、控制第一电磁铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超凡，于建伟，晏启祥，王明明，何川，刘尚旭，张君臣，齐保栋，李杰，伍飞翔，
申请(专利权)人：中国水利水电第四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：