[發明專利]一種模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置

在審

• 申請號: 201811557730.6
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109459311A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 梁榮柱;康成;吳文兵;方宇翔;張莉;楊松;霍利朋;萬江
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

1.一種模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：包括管環、能夠對所述管環進行側向加載和豎向加載的加載裝置和與所述管環連接的數據測量系統，每一所述管環包括多個依次首尾連接的管片，這些管片組成圓環形，同一所述管環中相鄰的兩所述管片之間的接縫為縱縫；所述數據測量系統包括等角度的固定于所述管環內、外側的多組應變片對和均勻的設于所述管環的內側分別用于測量所述管片徑向位移和縱縫張開度的多個LVDT位移傳感器，所述應變片對和LVDT位移傳感器連接數據采集儀器，所述接數據采集儀器連接計算機以將其從所述應變片對和LVDT位移傳感器中采集的數據傳至計算機進行處理。

2.如權利要求1所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：所述管環具有三個，三個所述管環沿縱向拼接形成一個圓管，且相鄰的兩所述管環中的縱縫相互錯位，位于中間的所述管環為加載環，所述加載裝置與所述加載環連接以對其施加荷載。

3.如權利要求2所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：構成每一所述管環的管片的數量為n個，n為大于0的整數，所述管環的內側壁具有n個所述縱縫，每一所述管片為弧形結構，同一所述管環中相鄰兩所述管片通過弧形螺栓相互連接，且每一所述管片采用混凝土材料制作，每一所述弧形螺栓采用金屬加工而成。

4.如權利要求3所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：所述加載環中的每一所述管片上均設有至少一組所述應變片對，每組所述應變片對中的兩應變片的中心之間的連線的延長線穿過該管片的圓心，同組的兩所述應變片中的一應變片固定于該管片的外側，另一應變片固定于該管片的內側；所述LVDT位移傳感器中包括用于測量所述加載環中的每一所述管片徑向位移的徑向LVDT位移傳感器和用于測量所述加載環中的每一所述縱縫張開度的開度LVDT位移傳感器，每一所述徑向LVDT位移傳感器垂直于對應的所述管片的內側，且任意相鄰的兩所述徑向LVDT位移傳感器之間的夾角相等。

5.如權利要求4所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：所述徑向LVDT位移傳感器和所述開度LVDT位移傳感器的數量相等，且相鄰的所述徑向LVDT位移傳感器和開度LVDT位移傳感器之間具有一所述應變片。

6.如權利要求4所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：至少所述管環的外側設有收容所述應變片的凹槽以使所述應變片與所述加載裝置之間無接觸或者接觸時作用力為零；所述加載環中相鄰兩所述管片通過兩弧形螺栓相互連接，該兩弧形螺栓共對稱軸，且其中一所述弧形螺栓橫跨與之對應的縱縫且從外側通過連接該兩凹槽而來連接兩所述管片，另一所述弧形螺栓橫跨與之對應的縱縫且從內測連接兩所述管片，所有所述應變片中，全部或者部分所述應變片與所述弧形螺栓一一對應且位于與之對應的所述弧形螺栓的弧形頂端。

7.如權利要求2所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：每一所述管環的一側設有凸隼，另一側設有凹槽，一所述管環的凸隼通過與另一所述管環的凹槽對接而實現這兩管環之間的相互拼接，相鄰兩所述管環之間還通過若干螺栓來加強拼接。

8.如權利要求1所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：所述加載裝置包括由鋼梁組成的框形反力架，還包括若干千斤頂，每一所述千斤頂的一端連接與之對應的鋼梁的內側，另一端連接加載板，所述加載板具有用于與所述管片的外側接觸的弧形接觸面，所述接觸面的曲率與所述管片的外側的曲率相同；所述千斤頂均為與計算機連接的伺服液壓千斤頂，通過計算機可控制所述千斤頂實施分級加載。

9.如權利要求8所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：所述反力架固定于地面，具有相互垂直的豎向和側向，位于豎向的兩所述鋼梁內側各連接有三所述千斤頂，位于側向的兩所述鋼梁內側各連接有四所述千斤頂，同向的所述千斤頂對稱分布。

10.如權利要求8所述的模擬不同受力條件下隧道管環受力變形的實驗裝置，其特征在于：所有所述接觸面接觸同一所述管環的外側時，所有所述接觸面共同組成了一個完成的圓；且所述管片與實際隧道管環的比例為1:5。