[发明专利]隧道模型试验中临时支撑的拆除装置及方法

说明书

本发明公开了一种隧道模型试验中临时支撑的拆除装置及方法，包括多自由度机械臂、固定执行端、切割执行端、机械臂PLC控制系统、电动推杆PLC控制器、供电系统，所述的固定执行端包括径向电动推杆、轴向电动推杆、固定盘，所述的切割执行端包括径向电动推杆、轴向电动推杆、滚刀，所述的机械臂PLC控制系统控制旋转底盘的旋转及机械臂的运行，所述的电动推杆PLC控制器控制径向电动推杆和轴向电动推杆的伸缩，所述的供电系统为多自由度机械臂、电动推杆的运行提供动力，本发明能够满足隧道模型试验中模拟临时支撑拆除的需要，克服了模型试验中因为施工空间狭小的困难，可以保证临时支撑拆除模拟的精度与质量。

技术领域

本发明涉及一种隧道模型试验中临时支撑的拆除装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

现阶段我国隧道施工中，大跨度隧道施工经常采用CRD法、双侧壁导坑法等分部开挖的施工方法，将大断面隧道划分为多个较小的独立导洞分别开挖并进行支护，相邻导洞之间通常采用架设钢架结合喷射混凝土的形式进行临时支护，各导洞分别开挖支护完成后再破除断面上的所有临时支撑，最后施工仰拱、衬砌以完成隧道施工。

为了研究隧道临时支撑的拆除顺序、拆除时机、拆除长度、拆除部位等对隧道稳定性的影响，通常采用物理模型试验的手段来进行模拟研究，在模型试验常常采用钢材、木材等材料模拟实际施工中的钢架，采用石膏等相似材料模拟实际施工中的喷射混凝土，在物理缩尺模型中模拟隧道临时支撑的拆除时常存在以下问题：

1、常采用的模型试验的尺寸仅有实际工程的1/100到1/50，加之分部开挖法将隧道断面划分成多个小端面，施工空间狭小且形状不一，人工手动拆除临时支撑的难度较大，尤其隧道模型深部的临时支撑拆除难度更大，且不易观察临时支撑的拆除情况；

2、现阶段常采用的人工敲除临时支撑的方法，这种方法容易对与之相连的隧道衬砌及临时支撑造成破坏，影响模型试验的准确性及进度，且无法控制临时支撑的拆除尺寸、拆除部位；

3、现阶段常采用的人工敲除临时支撑的方法，临时支撑破除后在隧道模型洞室内部不易取出和清理。

4、模拟从洞室内向外拆除临时支撑时(先拆除洞室内部的临时支撑，再由内向外拆除其余临时支撑)，现阶段采用的方法难以实现。

发明内容

本发明的目的是解决上述不足，提出了一种隧道模型试验中临时支撑的拆除装置及方法。本发明能够实现隧道模型试验中临时支撑的精准拆除，避免与拆除部位相连的隧道模型其它部位的损坏，保证模型中临时支撑拆除的精度与质量，可以实现隧道模型多角度洞室深处的临时支撑的拆除，可以实现临时支撑的分部拆除，并实现拆除施工模拟的实时监测，保证隧道模型试验的顺利进行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，包括多自由度机械臂、固定执行端、切割执行端、机械臂PLC控制系统、电动推杆PLC控制器、供电系统；

所述的多自由度机械臂由旋转底盘、第一臂体、第二臂体、第一旋转轴关节、第二旋转轴关节、螺旋套筒连接组成；第一臂体的一端通过第一旋转轴关节与旋转底盘相连，第一臂体的另一端通过第二旋转关节与第二臂体一端相连，第二臂体的另一端与螺旋套筒相连；

所述的固定执行端包括第一径向径向电动推杆、第一轴向电动推杆和固定盘和针锥，所述的第一径向电动推杆沿着螺旋套筒的径向方向设置在径向电动推杆的上，所述的第一轴向电动推杆与径向电动推杆相连，第一径向电动推杆驱动第一轴向电动推杆，所述的固定盘安装在所述的轴向电动推杆端部；所述的固定盘上设置有若干针锥。