[实用新型]用于纤维编织网加固隧道混凝土衬砌性能的评估装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于纤维编织网加固隧道混凝土衬砌性能的评估装置。

背景技术

近十余年来，高等级公路和高速公路建设兴起，我国公路隧道的建设速度加快，同时，随着城镇化的发展，地铁大量修建，城市地下隧道的发展也突飞猛进。然而，由于结构主应力和次应力、围岩偏压、变形不协调、衬砌背部与围岩存在空隙、不均匀沉降等原因，隧道结构会逐步出现不同程度的各种病害，特别是衬砌的裂缝问题，可能导致隧道出现渗(漏)水、衬砌钢筋发生锈蚀等，严重者甚至可能导致衬砌局部掉落和结构的整体性破坏，为隧道的安全使用埋下隐患。因此，一些针对隧道衬砌裂缝的修补方法相继出现。对于衬砌表面的微裂缝，目前通常采用特种砂浆直接涂抹的表面修补法，对于深层裂缝，采用水泥浆注浆固结的填充修补法等。随着纤维增强复合材料(FiberReinforcedPlastic，简称FRP)在土木工程中的广泛使用，碳纤维材料由于其具有耐腐蚀性好、耐久性好、强度高、施工便捷、施工质量容易保证、基本不增加被修复结构的自重等优点得以在隧道裂缝处置工程中大量使用。佘建利用有限元探讨了内贴FRP加固隧道衬砌裂缝的效果，赖金星在工程中使用碳纤维布进行局部修复和加固补强，取得了预期效果。众多相关学者研究了FRP与隧道衬砌的粘结，提高了FRP加固效果，促进了FRP在隧道衬砌修补加固中的应用，但也暴露了FRP加固的一些不足，特别是耐高温和耐火性极差，环氧树脂作为粘结基材受热软化，加固层将失效，发生脱落，引发安全事故。2009年12月22日，上海轨道交通1号线由于隧道结构顶部碳纤维脱落造成陕西南路至人民广场区间突发供电触网跳闸故障，造成该区列车停驶，16万人受困于地铁内，数百万人出行受阻，为建国以来城市轨道交通发生的最严重事故。因此，有效评估FRP加固性能，消除安全隐患显得尤为重要。然而，现行的FRP加固效果主要通过保证施工质量，加固验收时用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果等方法评估。长期监测主要通过观测裂缝是否继续发展进行评估，耗时较长，且难以保证监测效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，FRP评估加固效果的过程更加操作方便、准确有效的用于纤维编织网加固隧道混凝土衬砌性能的评估装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

一种用于纤维编织网加固隧道混凝土衬砌性能的评估装置，其特征在于：包括用于对混凝土试件进行加载压力的万能试验机、用于测试混凝土试件的纤维束的力电特性的电阻测试仪以及用于承载混凝土试件的承载机构，所述承载机构包括固定座、第一转动平台、第二转动平台、第一支撑柱、第二支撑柱、第一支撑平台以及第二支撑平台，所述固定座夹持固定在万能试验机的支架上，第一转动平台的一端、第二转动平台的一端均转动安装在固定座，第一转动平台的另一端、第二转动平台的另一端均设置有转轮，第一支撑柱、第二支撑柱分别固定在第一转动平台、第二转动平台上，第一支撑平台以及第二支撑平台分别固定在第一支撑柱、第二支撑柱，第一支撑平台以及第二支撑平台上分别设置有一个用于支撑混凝土试件端部的支撑台。采用上述结构，由于FRP加固使用的基材环氧树脂和混凝土都属绝缘材料，碳纤维属导电材料，碳纤维受力会引发电阻变化。因此，采用测量FRP加固层中碳纤维束的电阻，探索建立电阻变化与碳纤维束受力状态关系，进而评估加固效果，不仅FRP评估加固效果的过程更加方便，而且通过仪器进行检测，相对采用用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果等方法评估更加准确有效；并且采用承载机构可以在使用环氧树脂和纤维编织网对有人工制造缺陷的混凝土试件进行粘贴加固过程中进行承载混凝土试件，过后还可以通过旋转第一转动平台、第二转动平台，使得第一支撑平台以及第二支撑平台绕不同的旋转方向，直到转动至万能试验机的加载位置，通过两个支撑台为混凝土试件提供底部两个支点，并通过万能试验机加载压力，从而形成三点抗折加载方式，连续测量纤维编织网加固层居中的单束碳纤维电阻变化情况，记录荷载-位移变化曲线和电阻-位移变化曲线，分析纤维编织网中碳纤维束力-电阻变化规律。

作为优选，第一支撑平台的两侧以及第二支撑平台的两侧均设置有挡块。

作为优选，第一转动平台、第二转动平台下方均设置有两个转轮。

作为优选，还包括用于统计测试数据的电脑，所述电脑连接万能试验机以及电阻测试仪。