[發明專利]一種二次襯砌拱腳沉降實驗加載裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201510414225.6
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104964840B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 沈圣;張超;姜紹飛
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明提供一種二次襯砌拱腳沉降實驗加載裝置及其使用方法，屬于隧道研究技術領域。

背景技術

改革開放以來，隨著國民經濟的迅速發展，我國的公路建設也蓬勃發展，特別是高等級公路建設更是日新月異，全國性高等級公路路網格局正在形成。由于高等級公路的線形技術指標較高，當其進入山區或重丘區時，就不可避免地需要采用隧道來穿山越嶺。因此，在高等級公路迅速發展的帶動下，作為公路重要組成部分的公路隧道也迎來了空前的建設熱潮。但是隨著已建成的隧道服役年限的增加，大都出現了不同程度的縱向沉降變形，直接影響著隧道健康狀況和運營期間的安全。因此迫切需要加強隧道結構日常監控措施，及時、準確、完整地檢測出隧道結構位移量值及其發展速度，以便及時有效的管養和維修，降低隧道結構在服役期間的總維修費用，確保隧道結構安全正常運行。目前，在實驗中對隧道的沉降變形研究，通常采用的是土體荷載法，即將隧道二次襯砌結構模型埋入一個土體箱中，通過給隧道二次襯砌模型施加荷載，使其產生縱向變形來模擬沉降。但是該方法只能模擬二次襯砌整體長度方向的沉降變形，對于微小橫截面產生的局部沉降變形無法模擬。

發明內容

本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種二次襯砌拱腳沉降實驗加載裝置及其使用方法。

本發明解決技術問題所采用的方案是一種二次襯砌拱腳沉降實驗加載裝置，包括二次襯砌、地槽，所述二次襯砌包括兩個底座與位于兩個底座之間的拱形結構，其中一個底座與地槽固結，另一個底座與地槽之間經沉降裝置驅動進行拱形結構端部的載荷施加與變形沉降，所述拱形結構的表面設置有用于載荷施加時監測節點位移值與單元應變值的位移變形監測系統。

進一步的，所述沉降裝置包括上下水平放置的上鋼板、下鋼板，所述上鋼板與下鋼板之間固連有若干彈簧，所述上鋼板與二次襯砌的一個底座固連，所述下鋼板與地槽固連，所述非固結端的底座上還設置有若干用于施加載荷的單泵雙頂桿液壓千斤頂。

進一步的，還包括位于沉降裝置旁側用于保持二次襯砌結構穩定的固定裝置，所述固定裝置包括位于底座與上、下鋼板側部的支撐板，所述支撐板通過固連在地槽上的支架進行固定。

進一步的，所述支撐板為聚乙烯四氟板，所述支撐板的數量為兩個，所述支撐板分別設置于底座與上、下鋼板的長度方向上，所述支撐板在與底座的接觸面上還設置有用于減少底座沉降時摩擦的二硫化硅涂層。

進一步的，所述二次襯砌在與地槽固結端的底座下方設置有用于保證兩底座高度一致的墊塊，所述墊塊與底座經螺栓進行固連。

進一步的，所述位移變形監測系統包括光纖與若干個位移計，所述光纖設于拱形結構的內表面上，所述位移計也均布于拱形結構的內表面上。

進一步的，非固結端的底座的上表面也設置有用于監測荷載施加大小的位移計，所述位移計通過固連在地槽上的位移計固定支座進行固定。

進一步的，所述彈簧與上、下鋼板通過電焊進行牢固焊接，所述上鋼板與底座之間經粘結劑進行粘結。

進一步的，所述支撐板與支架之間經粘結劑進行粘結。

一種二次襯砌拱腳沉降實驗加載裝置的使用方法，包括以下步驟：

（1）將二次襯砌一端的底座經墊塊與地槽固結，另一端的底座經上鋼板、彈簧與地槽連接，保持兩底座的高度一致；

（2）非固結端的底座上的單泵雙頂桿液壓千斤頂施加荷載，上鋼板底部的彈簧發生變形，產生沉降；

（3）通過非固結端的底座上表面的位移計讀數確定施加荷載的大小；

（4）經位于二次襯砌的拱形結構內表面均布的位移計監測節點的位移值、光纖監測單元的應變值。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：該二次襯砌拱腳沉降實驗加載裝置能夠實現二次襯砌結構微小橫截面產生的局部沉降變形模擬，實驗主體結構由混凝土和鋼材構成，成本低廉，用單泵雙頂桿液壓千斤頂施加荷載，位移計來控制施加荷載的大小，操作簡單，方便適用，能夠解決山嶺隧道二次襯砌在研究中拱腳處有沉降的情況。

附圖說明

下面結合附圖對本發明專利進一步說明。

圖1為該發明的結構示意圖；

圖2為上鋼板、下鋼板、彈簧的連接示意圖；

圖中：

1-二次襯砌；2-位移計；3-光纖；4-螺栓；5-底座；6-墊塊；7-單泵雙頂桿液壓千斤頂；8-位移計固定支座；9-支撐板；10-彈簧；11-上鋼板；12-地槽；13-支架；14-下鋼板；15-拱形結構。

具體實施方式