[实用新型]隧道衬砌结构力学性状模拟试验装置的加载设备

说明书

技术领域

本实用新型属于隧道衬砌室内模型模拟实验设备技术领域，具体涉及一种试验中模拟隧道衬砌结构力学性状的试验装置用加载设备。

背景技术

室内模型试验一直以来是土木工程界的重要研究手段，在隧道工程方面运用室内模型试验解决科学难题的成果也不断增加，但在隧道衬砌结构力学性状的研究方面，受限于隧道围岩初始应力场、隧道开挖、支护、预留变形量及应力释放控制等方面技术难以很好解决，隧道衬砌结构的力学行为研究成果始终与实际情况容易产生较大偏差。但是随着长、大、深隧道工程的不断出现，作为隧道中的最大结构物，隧道衬砌结构力学行为的深入研究极为迫切。而在一般的隧道衬砌室内试验中，试验设备主要为模型试验箱，衬砌研究受围岩影响较大，而围岩的离散性所带来的研究误差始终未能得到很好解决，目前尚未出现一种设备能够避开隧道围岩模拟误差来研究衬砌结构的力学性状。

实用新型内容

为了实现室内模型试验中隧道衬砌结构力学性状的模拟，本实用新型提供了一种结构简单，能够实现对隧道衬砌的精确化加载，真实地模拟隧道衬砌结构的受力和变形的隧道衬砌结构力学性状模拟试验装置的加载设备。

本实用新型的技术方案是在位移限制面板上设置隧道衬砌，在隧道衬砌的外表面沿径向设置有加载机构，加载机构的另一端固定在外围挡板上；

加载机构是由垫片、弹簧和液压千斤顶组成，垫片是沿着隧道衬砌的外壁设置，在垫片外壁沿径向设置有弹簧，通过弹簧与液压千斤顶连接，液压千斤顶沿着隧道衬砌外表面的法向布置，且其缸筒固定在外围挡板的内壁。

上述位移限制面板的上表面加工有用于安装隧道衬砌的限位槽，限位槽的槽形与隧道衬砌的轮廓相同。

上述外围挡板内壁上设置有加固构件，所述加固构件是沿着外围挡板内壁圆周设置的加固钢圈，在加固钢圈上还设置有竖向延伸的加强筋，一个加强筋与相邻一个加强筋之间的间距是60～90cm。

上述一个液压千斤顶沿着隧道衬砌的外表面法线方向设置。

上述垫片与衬砌的接触面积是千斤顶端头面积的3～4倍。

上述弹簧设置在垫片的中部，所述垫片设置在隧道衬砌的竖向中部位置。

上述位移限制面板的外边缘与外围挡板之间通过连接支撑连接固定。

本实用新型的隧道衬砌结构力学性状模拟试验装置的加载设备是通过液压千斤顶加载、外围挡板支护、位移限制面板固定组合，在确定隧道衬砌周边受力情况后，实现了对隧道衬砌的精确化加载，可以对不同衬砌类型、不同衬砌厚度和不同受力情况等工况进行力学性状模拟，很好地模拟隧道衬砌结构的受力和变形，适用于研究公路隧道和铁路隧道的衬砌结构在不同荷载等级、不同衬砌厚度及不同衬砌类型等工况下的力学性状，将数控液压千斤顶分布在隧道衬砌的关键位置，调节千斤顶压力可满足不同工况下衬砌所受压力的变化需求，在关键位置对衬砌模型进行精确加载，为后期数据分析研究带来便利，而且位移限制面板上加工限位槽，限制了隧道衬砌模型底端在周边作用力下的位移，避免了由于位移所产生的卸荷作用，保证衬砌模型加载准确，本实用新型的结构设计简单，实用性强，操作方便，可有效模拟隧道衬砌结构力学性状变化，并且满足不同衬砌类型和厚度需求，经多次试验验证，能够满足室内模型试验要求。

附图说明

图1为实施例1的加载设备结构示意图。

图2为图1的加载机构2的结构示意图。

图3为图1的加固构件6的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施情形。

实施例1

如图1所示，本实施例的隧道衬砌结构力学性状模拟试验装置的加载设备是由位移限制面板1、外围挡板4、垫片2-1、弹簧2-2、液压千斤顶2-3、连接支撑5、加固钢圈6-2以及加强筋6-1连接构成。