[發(fā)明專利]一種單孔沉管隧道頂板耐火性能試驗(yàn)加載裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811442550.3
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109406184B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董毓利;林劍青;房圓圓;張大山;段進(jìn)濤;閆銀龍;張建春
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本發(fā)明公開了一種單孔沉管隧道頂板耐火性能試驗(yàn)加載裝置，滾軸加載裝置是傳力桿與液壓千斤頂作用頭固定，滾槽基座與一級分配梁固定，滾軸曲面與滾槽基座曲面相同；軸承加載裝置是一級分配梁穿過軸承并用實(shí)心半滾軸填充上下間隙，軸承下部與二級分配梁固定；自平衡反力架和液壓加載裝置為四個三腳架傳力裝置提供向下的力。本發(fā)明提供了沉管隧道在單孔火災(zāi)以及外部荷載大的工況下的一種加載裝置，克服荷載傳遞不均勻的缺陷和不足，能夠滿足單孔沉管隧道耐火性試驗(yàn)的要求；通過滾軸加載裝置與軸承加載裝置，使自平衡反力架、液壓千斤頂、一二級分配梁形成整體，解決荷載大加載裝置穩(wěn)定性問題，保證試驗(yàn)的安全性；為多孔沉管隧道工程發(fā)生不同火災(zāi)工況研究與設(shè)計提供有力的支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下工程結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，可以模擬沉管隧道單孔火災(zāi)模型頂板試驗(yàn)中外部荷載的加載裝置。

背景技術(shù)

隨著地下空間的開發(fā)，沉管隧道在過江、過海隧道中的應(yīng)用廣泛，由于隧道深埋于水下，空間有限且出入口十分受限，火災(zāi)作為隧道的主要災(zāi)害，對人員的生命和設(shè)備的運(yùn)行造成巨大威脅，甚至影響結(jié)構(gòu)安全和密閉性，造成結(jié)構(gòu)變形、滲漏水等嚴(yán)重后果。國內(nèi)外學(xué)者對沉管隧道火災(zāi)試驗(yàn)研究逐漸重視，而大比例相似模型試驗(yàn)也漸漸成為隧道工程研究領(lǐng)域的手段。以往采用水和沙土加載裝置或者采用均布加載裝置來模擬海底隧道的外部荷載，研究沉管隧道火災(zāi)試驗(yàn)時采用水和沙土加載裝置對試驗(yàn)過程中結(jié)構(gòu)響應(yīng)不能很好的觀測；采用均布加載裝置在加載過程中會產(chǎn)生不均勻變形導(dǎo)致加載裝置的轉(zhuǎn)動，以往通常采用在荷載較小的板上，加載裝置并不高安全性得于保證；而大比例相似隧道模型需要較大的外部荷載，導(dǎo)致采用的均布加載裝置過高，且由于加載裝置的轉(zhuǎn)動使力的傳遞不均以及安全得不到保障。隨著隧道專業(yè)研究的逐漸深入對大比例隧道模型試驗(yàn)加載裝置、安全和精度都提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對沉管隧道單孔火災(zāi)模型試驗(yàn)中存在的問題，本發(fā)明提供一種在荷載大、火災(zāi)工況不對稱情況下的加載裝置，克服荷載傳遞不均勻的缺陷和不足，解決荷載大加載裝置穩(wěn)定性問題，保證試驗(yàn)的安全性，為今后隧道火災(zāi)研究工作提供試驗(yàn)參考。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種單孔沉管隧道頂板耐火性能試驗(yàn)加載裝置，包括自平衡反力架、液壓加載裝置、兩種不同轉(zhuǎn)動形式的加載裝置、三腳架傳力裝置；所述的兩種不同轉(zhuǎn)動加載裝置分別包括滾軸加載裝置和軸承加載裝置；

所述滾軸加載裝置包括傳力桿、滾軸和滾槽；所述傳力桿的一端與液壓加載裝置的加載端連接，另一端與滾軸固定連接；所述滾軸置于滾槽內(nèi)，并且滾軸曲面與滾槽曲面相同；所述滾軸加載裝置通過第一可拆卸的連接裝置固定在一級分配梁的正中間，加載過程中通過滾軸傳力裝置實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動；

所述軸承加載裝置包括軸承、實(shí)心半滾軸和第一半球體；所述軸承的內(nèi)圓周上固定所述實(shí)心半滾軸，并且所述一級分配梁穿過軸承的內(nèi)圓，并且兩端分別于實(shí)心半滾軸頂?shù)郑凰鲚S承的外圓周底部通過第二可拆卸的連接裝置固定在二級分配梁正中間，第一半球體的平面端固定在二級分配梁底面兩端；

所述第一半球體的球面端與三腳架傳力裝置的上端面頂?shù)郑_架傳力裝置的下端面設(shè)置在沉管隧道的上表面；

所述液壓加載裝置固定在自平衡反力架的頂梁；自平衡反力架底梁中線放置在沉管隧道縱向方向長度中線上；液壓加載裝置通過電腦控制荷載速率和荷載大小，作用在自平衡反力架頂梁和沉管隧道頂板上，力傳遞到沉管隧道與自平衡反力架的底梁上通過自平衡反力架的立柱達(dá)到反力架的自平衡。

在一較佳實(shí)施例中：所述液壓加載裝置為液壓千斤頂，其通過上錨板、拉桿和下錨板固定在自平衡反力架的頂梁上。

在一較佳實(shí)施例中：所述三腳架傳力裝置包括鋼墊板、空心圓鋼管；所述空心圓鋼管的一端連接在鋼墊板的下表面，多個空心圓鋼管沿著鋼墊板的下表面周向旋轉(zhuǎn)對稱分布，空心圓鋼管根據(jù)所需荷載大小設(shè)置其相互之間的角度，相鄰的兩個空心圓鋼管之間連接有鋼筋作為拉桿。