一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置的制作方法

本技术涉及试验设备，特别涉及一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置。

背景技术：

1、随着我国交通的发展，隧道在我国大力发展。其中，盾构隧道具有施工安全、施工速度快等优点，在我国各大城市地铁建设中运用广泛。然而，地下环境复杂多变，盾构隧道通常穿越软土、沙土以及河底海底的淤泥质土层，同时面临着高水头压力的作用。因此，盾构隧道管片通常需要进行加载实验，以确定设计的管片是否能够承受复杂多变的地质环境。

2、管片接头是盾构隧道的一个薄弱环节，管片接头的力学行为通常能够代表盾构隧道的承载能力。然而，由于实际的管片结构过于庞大，采用原型实验加载时面临着耗时长、加载装置过大、千斤顶的顶推力需求过大等问题，进而导致实验成本过高。

3、因此，目前亟需要一种技术方案，以解决现有盾构隧道管片进行实验室加载实验无适宜加载装置的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：针对现有盾构隧道管片进行实验室加载实验无适宜加载装置的技术问题，提供了一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，包括轴力加载机构和弯矩加载机构，所述轴力加载机构包括横向相对设置的第一固定块和第一反力板，所述第一反力板通过伸缩驱动机构连接第二固定块，所述第一固定块和所述第二固定块设置与管片适配的限位槽，所述弯矩加载机构包括相互连接的竖向传力柱和第二反力板，所述第二反力板通过伸缩驱动机构连接弯矩加载块，所述弯矩加载块位于所述第一固定块和所述第二固定块之间。

4、本实用新型的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，结构简单，能够同时实现弯矩、轴力的加载，使用时，管片呈弧面向下弯曲的状态倒扣设置，通过伸缩驱动机构带动第二固定块横向移动，对设置在第一固定块和第二固定块之间的管片进行轴力加载，通过伸缩驱动机构带动弯矩加载块竖向移动，对管片进行弯矩加载，能够根据实际情况，调整第一固定块和第二固定块之间的距离，调整弯矩加载块的初始高度，实现对不同规格管片的轴力和弯矩加载。

5、作为本实用新型的优选方案，所述第一固定块、所述第二固定块和所述第一反力板通过横向传力柱依次可拆卸连接。

6、作为本实用新型的优选方案，所述第二固定块底部设置滑轮。使第二固定块相对第一固定块顺畅移动，挤压设置在第一固定块和第二固定块之间的管片。

7、作为本实用新型的优选方案，所述第一固定块和所述第一反力板与所述横向传力柱限位移动，所述第二固定块与所述横向传力柱滑动连接，所述横向传力柱设置用于限制所述第一固定块和所述第一反力板移动的锁定件。使能够根据管片规格尺寸预先调整第一固定块和第二固定块之间的空间大小，实现不同长度管片的加载，同时，方便通过伸缩驱动机构推动第二固定块朝向第一固定块移动来产生轴力。

8、作为本实用新型的优选方案，所述弯矩加载块靠近管片的一侧设置棱条加载部，所述棱条加载部底部设置为弧形面，所述棱条加载部与管片轴线平行。使弯矩加载变形过程中，弯矩加载块保持与管片外表面的线接触状态，使管片受力均匀。

9、作为本实用新型的优选方案，所述弯矩加载机构还包括与所述第二反力板平行设置的支撑板，所有所述竖向传力柱与所述支撑板可拆卸连接。使第二反力板向下的反力通过支撑板进行分散，避免应力集中对竖向传力柱造成损伤。

10、作为本实用新型的优选方案，包括底板，所述第一固定块与所述底板可拆卸连接，所述支撑板与所述底板可拆卸连接。方便将弯矩加载机构和轴力加载机构进行集成设置，且方便竖向力的分散，方便装置的灵活移动。

11、作为本实用新型的优选方案，所述伸缩驱动机构包括千斤顶。

12、作为本实用新型的优选方案，所述限位槽设置与管片径向端面适配的斜面。斜面与管片垂直接触，确保管片放置平稳，受力均匀。

13、作为本实用新型的优选方案，包括四根所述竖向传力柱，四根所述竖向传力柱对称分布于管片轴向两侧，包括四根所述横向传力柱，四根所述横向传力柱对称分布于管片轴向两侧。

14、综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

15、1、结构简单，能够同时实现弯矩、轴力的加载；

16、2、能够根据实际情况，调整第一固定块和第二固定块之间的距离，调整弯矩加载块的初始高度，实现对不同规格管片的轴力和弯矩加载；

17、3、弯矩加载变形过程中，弯矩加载块保持与管片外表面的线接触状态，使管片受力均匀。

技术特征：

1.一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，包括轴力加载机构（1）和弯矩加载机构（2），所述轴力加载机构（1）包括横向相对设置的第一固定块（11）和第一反力板（13），所述第一反力板（13）通过伸缩驱动机构（4）连接第二固定块（12），所述第一固定块（11）和所述第二固定块（12）设置与管片（9）适配的限位槽（3），所述弯矩加载机构（2）包括相互连接的竖向传力柱（21）和第二反力板（22），所述第二反力板（22）通过伸缩驱动机构（4）连接弯矩加载块（23），所述弯矩加载块（23）位于所述第一固定块（11）和所述第二固定块（12）之间。

2.如权利要求1所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述第一固定块（11）、所述第二固定块（12）和所述第一反力板（13）通过横向传力柱（14）依次可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述第二固定块（12）底部设置滑轮（5）。

4.如权利要求3所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述第一固定块（11）和所述第一反力板（13）与所述横向传力柱（14）限位移动，所述第二固定块（12）与所述横向传力柱（14）滑动连接，所述横向传力柱（14）设置用于限制所述第一固定块（11）和所述第一反力板（13）移动的锁定件（15）。

5.如权利要求1所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述弯矩加载块（23）靠近管片（9）的一侧设置棱条加载部（6），所述棱条加载部（6）底部设置为弧形面，所述棱条加载部（6）与管片（9）轴线平行。

6.如权利要求5所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述弯矩加载机构（2）还包括与所述第二反力板（22）平行设置的支撑板（7），所有所述竖向传力柱（21）与所述支撑板（7）可拆卸连接。

7.如权利要求6所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，包括底板（8），所述第一固定块（11）与所述底板（8）可拆卸连接，所述支撑板（7）与所述底板（8）可拆卸连接。

8.如权利要求1-7任意一项所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述伸缩驱动机构（4）包括千斤顶。

9.如权利要求8所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，所述限位槽（3）设置与管片（9）径向端面适配的斜面（31）。

10.如权利要求2所述的一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，其特征在于，包括四根所述竖向传力柱（21），四根所述竖向传力柱（21）对称分布于管片（9）轴向两侧，包括四根所述横向传力柱（14），四根所述横向传力柱（14）对称分布于管片（9）轴向两侧。

技术总结
本技术涉及试验设备，特别涉及一种用于实验室盾构模型管片的弯矩轴力加载装置，包括轴力加载机构和弯矩加载机构，所述轴力加载装置包括横向相对设置的第一固定块和第一反力板，所述第一反力板通过伸缩驱动机构连接第二固定块，所述第一固定块和所述第二固定块设置与管片适配的限位槽，所述弯矩加载装置包括相互连接的竖向传力柱和第二反力板，所述第二反力板通过伸缩驱动机构连接弯矩加载块，所述弯矩加载块位于所述第一固定块和所述第二固定块之间。结构简单，能够同时实现弯矩、轴力的加载，能够根据实际情况，调整第一固定块和第二固定块之间的距离，调整弯矩加载块的初始高度，实现对不同规格管片的轴力和弯矩加载。

技术研发人员：周明亮,林刚,易丹,喻波,柴家远,罗世培
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：20221109
技术公布日：2024/1/13