[發(fā)明專利]承載狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕劣化試驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610038324.3
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105547983B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何川;封坤;劉四進(jìn);安哲立
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N17/02;G01N3/56;G01N3/20
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹明

一種承載狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕試驗(yàn)裝置，它由螺紋拉桿，左、右加載橫梁，自反力梁和液壓千斤頂組成的加載裝置，加載裝置通過由彎矩、軸力導(dǎo)入的方式，對隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行可控加載，真實(shí)地模擬運(yùn)營期隧道襯砌結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。同時(shí)，由穩(wěn)流直流電源、頂面腐蝕區(qū)或全向腐蝕區(qū)的腐蝕液，腐蝕液內(nèi)的不銹鋼網(wǎng)及隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋組成電化學(xué)加速腐蝕系統(tǒng)，電化學(xué)加速腐蝕系統(tǒng)通過對隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加速腐蝕劣化。應(yīng)變片、位移計(jì)、壓力傳感器等實(shí)時(shí)測出隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)變、變形位移等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了承載狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕劣化試驗(yàn)。其試驗(yàn)環(huán)境為荷載、侵蝕共同作用的環(huán)境，它與隧道襯砌結(jié)構(gòu)真實(shí)的地下環(huán)境更接近，能更準(zhǔn)確的反映真實(shí)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的性能衰退演變規(guī)律；從而能為隧道工程的設(shè)計(jì)、維護(hù)提供更加可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及承載狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕劣化試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)階段我國城市軌道交通、越江跨海通道工程的蓬勃發(fā)展，交通隧道工程因其交通保障性能良好、結(jié)構(gòu)相對安全等優(yōu)勢，已逐漸成為交通工程比選中的主要方案。

較之地面結(jié)構(gòu)，由于地下水土環(huán)境的復(fù)雜性，隧道襯砌結(jié)構(gòu)在水土荷載和周圍侵蝕環(huán)境的聯(lián)合作用下，其襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)性能將在服役一段時(shí)間后發(fā)生更大的劣化衰退：一方面，侵蝕環(huán)境特有的Cl^-、Mg²⁺、SO₄^2-等腐蝕性離子將隨著地下水、海水等緩慢侵入隧道中，導(dǎo)致襯砌中的鋼筋過早銹蝕，使鋼筋混凝土出現(xiàn)銹蝕劣化，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂損或局部破壞；另一方面，隧道襯砌結(jié)構(gòu)需長期承受巖土體圍巖壓力和水壓力的作用，將加速材料及結(jié)構(gòu)的腐蝕劣化。也即，隧道襯砌結(jié)構(gòu)在力學(xué)因素(水土荷載)和化學(xué)因素(氯鹽、酸堿鹽等有害化學(xué)物質(zhì)等)的共同作用下，會發(fā)生腐蝕劣化，導(dǎo)致其承載能力降低，使用壽命縮短。

室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)方法因可模擬實(shí)際工程腐蝕劣化環(huán)境、并結(jié)合相似理論、電化學(xué)方法，可實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)結(jié)構(gòu)腐蝕劣化全過程性能的模擬試驗(yàn)，從而為隧道的設(shè)計(jì)、維護(hù)提供試驗(yàn)依據(jù)。目前對于隧道襯砌鋼筋混凝土的加速銹蝕試驗(yàn)主要針對鋼筋混凝土試件或隧道襯砌壓彎構(gòu)件開展，通常先采用電化學(xué)方法對鋼筋混凝土試件或構(gòu)件進(jìn)行加速銹蝕，然后對銹蝕后的試件或構(gòu)件進(jìn)行加載，測試銹蝕后試件或構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、破壞情況等力學(xué)及工程特性。這種先銹蝕、后承受荷載的試驗(yàn)場景，與荷載與侵蝕共同作用、同時(shí)進(jìn)行的隧道襯砌結(jié)真實(shí)環(huán)境不符，不能反映考慮隧道襯砌結(jié)構(gòu)周圍水土荷載環(huán)境和侵蝕劣化環(huán)境聯(lián)合作用下的性能衰退演變規(guī)律。其試驗(yàn)結(jié)果作為隧道設(shè)計(jì)、維護(hù)試驗(yàn)依據(jù)的可靠性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種承載狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕劣化試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置可實(shí)現(xiàn)水土荷載環(huán)境與周圍離子侵蝕環(huán)境同時(shí)、聯(lián)合作用下的隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕試驗(yàn)，其試驗(yàn)環(huán)境與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的真實(shí)地下環(huán)境更接近，能更準(zhǔn)確的反映真實(shí)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的性能衰退演變規(guī)律，從而為隧道工程的設(shè)計(jì)、維護(hù)提供更加可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的第一種技術(shù)方案是，一種承載狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征是：

隧道襯砌構(gòu)件下部的前后兩側(cè)均設(shè)有高強(qiáng)傳力螺紋拉桿，高強(qiáng)傳力螺紋拉桿依次穿過左加載橫梁、右加載橫梁和自反力梁，螺紋拉桿的兩端連接有錨固螺栓，左加載橫梁、右加載橫梁均通過傳力襯墊分別與隧道襯砌構(gòu)件下部的左端和右端接觸；自反力梁位于右加載橫梁的右側(cè)，且自反力梁的左面固定有水平的液壓千斤頂，液壓千斤頂?shù)淖蠖送ㄟ^壓力傳感器與右加載橫梁的右面相連；

所述的隧道襯砌構(gòu)件的混凝土和鋼筋表面均安裝有應(yīng)變片和位移計(jì)；

所述的液壓千斤頂、壓力傳感器、應(yīng)變片和位移計(jì)均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)相連；

所述的隧道襯砌構(gòu)件的頂部設(shè)有蓄水槽，所述的蓄水槽由防水材料在隧道襯砌構(gòu)件的頂部圍合形成；蓄水槽內(nèi)放置有不銹鋼網(wǎng)；