本实用新型专利技术公开了一种隧道支护机构的双向加载试验装置，包括对隧道支护机构进行支撑的水平反力架，所述水平反力架的一端安装有对隧道支护机构进行水平加载的水平加载装置；位于隧道支护机构的上方设有对隧道支护机构进行竖向加载的竖向反力架。通过水平加载装置对隧道支护机构施加水平荷载，通过竖向反力架对隧道支护机构施加垂直荷载，实现对隧道支护机构进行双向加载试验。本实用新型专利技术通过水平加载装置和端部移动支撑座对待检测的隧道支护机构进行水平夹持，水平加载装置对其施加水平荷载；通过竖向反力架对隧道支护机构施加垂直荷载，实现了双向加载试验。实现了双向加载试验。实现了双向加载试验。
【技术实现步骤摘要】
一种隧道支护机构的双向加载试验装置
[0001]本技术涉及隧道工程设备
，特别涉及一种隧道支护机构的双向加载试验装置。
技术介绍
[0002]高强度钢管支护结构具有强度高、刚度大、韧性好、耐腐蚀等一系列优良特性，而且可焊性能优异，被广泛用于桥梁、船舶、锅炉、车辆及重要建筑结构中。将其用于地下隧道工程的初期支护当中也可以很好地发挥出材料性能特点，能够提供强力径向支护以确保支护效果，有效保障隧道施工安全与长期稳定。并且，我国无缝钢管整体生产制造工艺成熟，设备先进，品类齐全。使用高强度结构钢管制作的钢管格栅拱架，可简化制造工序，节约材料和加工工时。
[0003]通过室内模型加载试验测定隧道支护机构力学性能是确保隧道结构安全的重要手段之一。大部分用于测试拱架构件或混凝土构件的试验装置仅进行纯弯曲加载，试验装置只提供竖向荷载，无法进行水平和竖直方向的双向加载，故难以准确地反映出其实际的受力状态。此外，大型构件多简化为缩尺模型，与足尺模型的破坏强度等试验结果存在一定偏差。目前用于大型构件试验的加载装置较为笨重，不易制作和运输。因此，为了更好地开展地下工程大型足尺钢管格栅支护结构的力学加载试验，亟需技术一种新型的隧道高强度钢管格栅支护结构的双向加载试验装置及试验方法。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提出一种隧道支护机构的双向加载试验装置，该双向加载试验装置具有结构简单、操作简便、适用性强、可实现多种加载方式的特点，解决了传统试验装置加载稳定性差及适用范围小的不足，为真实模拟地下工程支护结构受力特征与研究结构变形破坏规律提供基础条件。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种隧道支护机构的双向加载试验装置，包括对隧道支护机构进行支撑的水平反力架，所述水平反力架的一端安装有对隧道支护机构进行水平加载的水平加载装置；位于隧道支护机构的上方设有对隧道支护机构进行竖向加载的竖向反力架。
[0007]进一步方案，所述水平加载装置包括与所述水平反力架连接的连接C形板，所述连接C形板的一侧安装有固定套筒，所述固定套筒内部安装有水平千斤顶，所述水平千斤顶的柱塞端安装有水平压力传感器。
[0008]进一步方案，位于水平加载装置相对端的水平反力架上安装有端部移动支撑座，所述端部移动支撑座包括水平加载块，所述水平加载块通过连杆与连接板固定连接，所述连接板上套设有C形的连接卡套，所述连接卡套与水平反力架连接并沿其移动，并通过连接螺栓进行固定。
[0009]优选的，所述水平反力架包括支腿与固定在支腿顶端的框体，所述框体包括对称
设置的两个长边框和两个短边框，所述水平加载装置、端部移动支撑座相对安装在两个短边框的内侧壁上；所述长边框、短边框均为HW型钢结构，两个长边框之间连接有移动支撑板，所述移动支撑板的两端沿着长边框移动并通过螺栓固定在长边框上；所述隧道支护机构架设在移动支撑板上，其两端由所述水平加载装置、端部移动支撑座进行夹持；所述水平加载装置对隧道支护机构施加水平荷载。
[0010]进一步方案，所述支腿与长边框固定连接，位于中间支腿的中间安装有位移传感器用于检测隧道支护机构的竖向挠度和接缝张开量；所述支腿的底端固定安装有垫块。
[0011]进一步方案，所述竖向反力架包括设置在水平反力架两外侧的支柱，两个所述支柱之间通过连接梁连接，所述连接梁上固设有竖向千斤顶，所述竖向千斤顶的柱塞端安装有竖向压力传感器。
[0012]更优选的，所述竖向千斤顶的柱塞端固设有分配梁，所述分配梁的底端面对称安装有竖向加载块，所述竖向加载块与隧道支护机构的顶端面相接触，通过竖向千斤顶对隧道支护机构施加垂直荷载。
[0013]所述支柱的底端通过地锚螺栓固定。
[0014]本技术中一种隧道支护机构的双向加载试验装置的试验方法，其包括以下步骤：
[0015]S1、调节水平反力架上的移动支撑板的位置，然后将待测的隧道支护机构放置在移动支撑板上，并使竖向反力架上的竖向加载块位于隧道支护机构的检测点上；
[0016]S2、调节水平加载装置和端部移动支撑座的位置，使隧道支护机构的两端分别被水平加载装置上的水平千斤顶与端部移动支撑座进行夹持；
[0017]S3、启动水平加载装置，使得水平千斤顶朝着隧道支护机构的方向移动施加水平荷载，通过水平压力传感器获得水平荷载Nx；
[0018]S4、操控竖向反力架，使得竖向千斤顶向下施加垂直荷载，通过竖向压力传感器检测到垂直荷载F；
[0019]则
[0020]其中e为偏心距，e＝M/N，N＝Nx，
[0021]N、M分别为隧道支护机构中间连接部位截面的轴力、弯矩，
[0022]Nx为水平千斤顶施加的水平荷载，F为竖向千斤顶施加的垂直荷载，Fy为移动支撑板的支撑力，L1为竖向加载块至隧道支护机构中间连接部位的距离，L2为移动支撑板至隧道支护机构中间连接部位的距离；
[0023]在检测时，可人为规定隧道支护机构在水平方向上受压时轴力为正，使隧道支护机构下侧受拉的弯矩为正，对应正偏心距，反之为负。
[0024]综上所述，本技术具有的优点和积极效果是：本技术结构简单、适用性强，实现了双向加载试验。
[0025]本技术通过水平加载装置和端部移动支撑座对待检测的隧道支护机构进行水平夹持，水平加载装置对其施加水平荷载；通过竖向反力架对隧道支护机构施加垂直荷载。并且水平加载装置和端部移动支撑座是通过螺栓固定在水平反力架上的，方便拆装和安装，便于试验场地管理。
[0026]本技术中端部移动支撑座和移动支撑板的设置进一步提高了试验装置的可操作性及适用范围，更易模拟测试构件的受力状态及加载路径。
[0027]本技术采用上述装置和方法即可得出隧道支护机构的水平方向和垂直方向的双向加载荷载，从而能很准确地反映出隧道支护机构的实际受力状态，并为真实模拟地下工程支护结构受力特征与研究结构变形破坏规律提供基础条件。
附图说明
[0028]图1为本技术的结构立体图，
[0029]图2为本技术的正视图，
[0030]图3为本技术的侧视图，
[0031]图4为本技术中水平反力架的结构示意图，
[0032]图5为本技术中竖向反力架的结构示意图，
[0033]图6为本技术中水平加载装置的结构示意图，
[0034]图7为本技术中端部移动支撑座的结构示意图。
[0035]图中：1
‑
水平反力架，11
‑
长边框，12
‑
短边框，13
‑
支腿，14
‑
垫块，15
‑
移动支撑板；
[0036]2‑
竖向反力架，21
‑
支柱，22
‑
连接梁，23
‑
竖向千斤顶，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道支护机构的双向加载试验装置，其特征在于：包括对隧道支护机构(5)进行支撑的水平反力架(1)，所述水平反力架(1)的一端安装有对隧道支护机构(5)进行水平加载的水平加载装置(3)；位于隧道支护机构(5)的上方设有对隧道支护机构(5)进行竖向加载的竖向反力架(2)。2.根据权利要求1所述的双向加载试验装置，其特征在于：所述水平加载装置(3)包括与所述水平反力架(1)连接的连接C形板(31)，所述连接C形板(31)的一侧安装有固定套筒(32)，所述固定套筒(32)内部安装有水平千斤顶(33)，所述水平千斤顶(33)的柱塞端安装有水平压力传感器(34)。3.根据权利要求1所述的双向加载试验装置，其特征在于：位于水平加载装置(3)相对端的水平反力架(1)上安装有端部移动支撑座(4)，所述端部移动支撑座(4)包括水平加载块(41)，所述水平加载块(41)通过连杆(42)与连接板(45)固定连接，所述连接板(45)上套设有C形的连接卡套(43)，所述连接卡套(43)与水平反力架(1)连接并沿其移动，并通过连接螺栓(44)进行固定。4.根据权利要求3所述的双向加载试验装置，其特征在于：所述水平反力架(1)包括支腿(13)与固定在支腿顶端的框体，所述框体包括对称设置的两个长边框(11)和两个短边框(12)，所述水平加载装置(3)、端部移动支撑座(4)相对安装在两个短边框(12)的内侧壁上；所述长边框(11)、短边框(...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋远，李然，李怀宾，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：
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