一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，包括反力架、衬砌构件，所述衬砌构件呈弧形，所述反力架包括反力架横梁和反力架竖梁，所述反力架横梁和反力架竖梁各设有两个，两个所述反力架竖梁相隔一定距离平行放置，通过两个反力架横梁相连接，所述衬砌构件位于反力架内部，所述衬砌构件一端为固定端，其另一端为加载端，所述固定端设有固定端垫片，加载端设有加载端垫片，加载端垫片与加载端之间设有千斤顶。本发明专利技术还公开了一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置的使用方法。本发明专利技术采用上述一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，解决了现有的模拟隧道衬砌构件加载形式无法很好地反应实际隧道衬砌受力状况的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程中的病害整治
，尤其是涉及一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置及使用方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，中国铁路隧道工程迅猛发展，随着高速铁路、城际铁路的修建，铁路隧道呈现出建设标准高、长度大、断面大、地质复杂等特点。受限于施工技术以及地质条件等因素，诸多早期修建的隧道经常出现衬砌厚度不足、背后脱空、衬砌裂缝以及掉块等缺陷病害情况；不少修建完成的隧道在经由一定服役时限后，其衬砌也会逐渐劣化，进而产生一系列缺陷病害。
[0003]对于隧道衬砌缺陷病害的整治措施有注浆回填、螺栓加固、衬砌内表面加固、FRP材料加固等措施，充分利用既有衬砌的支护潜力，在隧道结构整体的自稳能力较强时对隧道衬砌结构进行加固，改善隧道衬砌结构的受力状况，保障隧道安全。
[0004]针对上述隧道衬砌缺陷病害的修补加固措施，在将其应用在实际工程之前需进行相应的构件试验以确定其安全性，现有的隧道衬砌构件试验一般采用牛腿构件从两侧进行加载或者弧形的衬砌构件从环向背侧进行加载；隧道衬砌实际服役时承受压力，现有的约束衬砌构件两端，从构件环向背侧进行加载的加载方式无法很好地反应实际隧道衬砌受力状况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，解决了现有的模拟隧道衬砌构件加载形式无法很好地反应实际隧道衬砌受力状况的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置的使用方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，包括反力架、衬砌构件，所述衬砌构件呈弧形，所述反力架包括反力架横梁和反力架竖梁，所述反力架横梁和反力架竖梁各设有两个，两个所述反力架竖梁相隔一定距离平行放置，通过两个反力架横梁相连接，所述衬砌构件位于反力架内部，所述衬砌构件一端为固定端，其另一端为加载端，所述固定端设有固定端垫片，加载端设有加载端垫片，加载端垫片与加载端之间设有千斤顶。
[0007]优选的，所述固定端垫片一侧倾斜设置且与固定端的倾斜度保持一致，其另一侧与靠近固定端的反力架竖梁连接。
[0008]优选的，所述加载端垫片一侧倾斜设置且与加载端倾斜度保持一致，其另一侧与靠近加载端的反力架竖梁连接。
[0009]优选的，所述千斤顶背面紧贴加载端垫片放置，所述千斤顶顶端与衬砌构件侧面之间设有钢板，所述钢板之间通过铰接件连接。
[0010]优选的，所述衬砌构件背面环向设有多个均匀分布的硬橡胶垫，所述硬橡胶垫连
接工字钢，所述工字钢上方设有沿衬砌构件弧度环向设置的斜向支座，所述斜向支座与反力架横梁焊接。
[0011]上述的一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置的使用方法，包括如下步骤：
[0012]S1、将两根反力架竖梁竖向相隔一定距离平行放置，中间以两根反力架横梁相连接，位于竖向反力架竖梁端头偏内侧一定距离处，与反力架横梁接头处进行焊接，完成反力架的安装；
[0013]S2、依据衬砌构件左右两侧倾角分别确定加载端垫片和固定端垫片的倾斜角度，加载端垫片和固定端垫片制作完成后将其焊接在反力架的对应位置上；
[0014]S3、将衬砌构件一侧紧贴固定端垫片放置，将千斤顶背面紧贴加载端垫片放置，加载端垫片横向长度需预先计算好以保证在放置衬砌构件和千斤顶后，千斤顶顶端与衬砌构件侧面之间垫钢板；
[0015]S4、衬砌构件背侧环向均匀布置若干硬橡胶垫，橡胶垫后连接工字钢，依据衬砌构件弧度环向设置斜向支座，将工字钢与斜向支座焊接在一起，斜向支座焊接在反力架横梁上，通过千斤顶油泵车对衬砌构件施加荷载。
[0016]本专利技术所述的一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置及使用方法的优点和积极效果是：
[0017]本专利技术拓展了隧道构件试验的加载形式，通过设置衬砌构件背侧环向的硬橡胶垫以及工字钢和斜向支座模拟实际隧道衬砌所受的围岩抗力；通过设置加载端垫片调整千斤顶角度，保证千斤顶能够垂直于衬砌构件加载端截面施加荷载，以模拟隧道二次衬砌构件实际受力。
[0018]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置的整体结构示意图；
[0020]图2为本专利技术一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置中的斜向支座示意图；
[0021]图3为本专利技术一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置中的加载端垫片和固定端垫片倾角及衬砌构件截面布置示意图；
[0022]图4为本专利技术一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置中的千斤顶示意图。
[0023]附图标记
[0024]1、反力架横梁；2、反力架竖梁；3、斜向支座；4、工字钢；5、硬橡胶垫；6、衬砌构件；7、钢板；8、铰接件；9、千斤顶；10、加载端垫片；11、固定端垫片。
具体实施方式
[0025]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0026]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理
的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0027]实施例
[0028]一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，包括反力架、衬砌构件6，衬砌构件6呈弧形，反力架包括反力架横梁1和反力架竖梁2，反力架横梁1和反力架竖梁2各设有两个，两个反力架竖梁2相隔一定距离平行放置，通过两个反力架横梁1相连接，衬砌构件6位于反力架内部，衬砌构件6一端为固定端，其另一端为加载端，固定端设有固定端垫片11，加载端设有加载端垫片10，加载端垫片10与加载端之间设有千斤顶9。
[0029]整个加载装置由反力架横梁1、反力架竖梁2、加载端垫片10、固定端垫片11、斜向支座3、硬橡胶垫5、千斤顶9、工字钢4、钢板7、铰接件8、衬砌构件6等部件组成，在布置具体部件位置前需完成反力架横梁1以及反力架竖梁2的安装与焊接。
[0030]固定端垫片11一侧倾斜设置且与固定端的倾斜度保持一致，其另一侧与靠近固定端的反力架竖梁2连接。加载端垫片10一侧倾斜设置且与加载端倾斜度保持一致，其另一侧与靠近加载端的反力架竖梁2连接。
[0031]加载端垫片10和固定端垫片11的倾角都需与衬砌构件6对应侧的截面倾角保持一致，固定端垫片11截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，其特征在于：包括反力架、衬砌构件，所述衬砌构件呈弧形，所述反力架包括反力架横梁和反力架竖梁，所述反力架横梁和反力架竖梁各设有两个，两个所述反力架竖梁相隔一定距离平行放置，通过两个反力架横梁相连接，所述衬砌构件位于反力架内部，所述衬砌构件一端为固定端，其另一端为加载端，所述固定端设有固定端垫片，加载端设有加载端垫片，加载端垫片与加载端之间设有千斤顶。2.根据权利要求1所述的一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，其特征在于：所述固定端垫片一侧倾斜设置且与固定端的倾斜度保持一致，其另一侧与靠近固定端的反力架竖梁连接。3.根据权利要求1所述的一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，其特征在于：所述加载端垫片一侧倾斜设置且与加载端倾斜度保持一致，其另一侧与靠近加载端的反力架竖梁连接。4.根据权利要求1所述的一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，其特征在于：所述千斤顶背面紧贴加载端垫片放置，所述千斤顶顶端与衬砌构件侧面之间设有钢板，所述钢板之间通过铰接件连接。5.根据权利要求1所述的一种模拟隧道衬砌实际受力情况的加载装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚伦，毛宇杰，宁宇，卢锋，王宏源，嵇诚，张翔，柴亚跃，陈桢钰，李洋，冯嘉淇，
申请(专利权)人：山西凝固力新型材料股份有限公司西华大学，
类型：发明
国别省市：