[發明專利]一種基于大橋沉管隧道模型三維加載試驗平臺及試驗方法

在審

• 申請號: 201910184672.5
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109883846A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 董毓利;林劍青;房圓圓;張大山;段進濤;張建春
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

1.一種基于大橋沉管隧道模型三維加載試驗平臺，其特征在于：包括梁板式筏基、液壓加載系統、計算機控制系統、型鋼反力架、扶壁式擋土墻和反力墻；

所述梁板式筏基留有固定液壓千斤頂基座的螺栓孔以及型鋼反力架地錨孔；

所述液壓加載系統包括垂向加載系統、水平加載系統和與沉管隧道斜邊垂直加載系統，垂向加載系統包括液壓千斤頂組陣列布置在隧道頂板上實現垂直向下加載和隧道底板下實現垂直向上加載，水平加載系統包括液壓千斤頂組陣列布置在左右兩側墻上實現水平加載，垂直加載系統包括液壓千斤頂組陣列布置在隧道兩側斜邊上實現隧道斜邊加載，所有的液壓千斤頂通過計算機系統組合控制實現隧道在不同工況下的三維加載或平面加載；

所述沉管隧道外部陣列布置有型鋼反力架組共11個，其包括柱、斜梁和頂梁，柱通過地錨固定在梁板式筏基上，斜梁與柱和頂梁連接；

所述扶壁式擋土墻底板留有與梁板式筏基固定的螺栓孔，墻上留有與隧道截面形狀一致的螺栓孔固定有效的隧道節段接頭；所述中反力墻留有與隧道截面形狀一致的螺栓孔固定有效的隧道節段接頭。

2.根據權利要求1所述的一種基于大橋沉管隧道模型三維加載試驗平臺，其特征在于：所述隧道頂板上的液壓千斤頂組共為66個，左右兩斜墻液壓千斤頂組各為11個，左右兩側墻液壓千斤頂組各為11個，隧道底板下液壓千斤頂組共為88個，所有198個液壓千斤頂通過計算機系統組合控制對隧道進行三維加載或平面加載，每個液壓千斤頂與隧道之間都通過半球體傳遞力，實現不同工況下力總垂直于隧道面加載。

3.根據權利要求2所述的一種基于大橋沉管隧道模型三維加載試驗平臺，其特征在于：所述液壓千斤頂的鋼方柱體中間留有比液壓千斤頂外殼直徑稍大的圓柱孔，液壓千斤頂基座底部并留有液壓千斤頂液壓油管走線孔，液壓千斤頂基座底部四角留有與梁板式筏基相對應的螺栓孔，用于固定液壓千斤頂。

4.根據權利要求1所述的一種基于大橋沉管隧道模型三維加載試驗平臺，其特征在于：所述型鋼反力架柱的斜梁角度與隧道斜墻一致，其兩端用鋼墊板通過高強螺栓與柱、頂梁固定或采用焊接連接。

5.一種使用權利要求1-4中任一項所述的維加載試驗平臺進行試驗的方法，包括以下步驟：

(1)根據沉管隧道試驗模型和荷載大小，確定三維加載試驗平臺合理尺寸；

(2)按沉管隧道試驗模型大小布置合適的液壓千斤頂基座組，液壓千斤頂組放置在基座上，油管通過基座底部留有的走線孔布線并串聯；以此為基礎在上澆筑沉管隧道試驗模型，兩段接頭為管節接頭，兩端自由段為節段接頭；隧道兩端自由端留有一定間距處分別有反力墻和扶壁式擋土墻，后制作有效的節段接頭，分別固定在反力墻與扶壁式擋土墻上，有效節段接頭與反力墻、擋土墻之間留有可更換接頭空間的墊塊連接；

(3)在沉管隧道外部陣列布置型鋼反力架組，型鋼反力架柱底部通過錨桿固定在梁板式筏基上，斜梁角度與隧道斜墻一致，其兩端用鋼墊板通過高強螺栓與柱、頂梁固定或采用焊接連接；在隧道左右兩側墻上陣列布置液壓千斤頂組，液壓千斤頂通過錨板與錨桿固定在型鋼反力架柱上兩側油管串聯在一起；在隧道兩側斜邊上陣列布置液壓千斤頂組，液壓千斤頂通過錨板與錨桿固定在型鋼反力架斜梁上兩側油管串聯在一起；在隧道頂板上陣列布置液壓千斤頂組，液壓千斤頂通過錨板與錨桿固定在型鋼反力架頂梁上油管串聯；

(4)液壓千斤頂組通過計算機系統組合控制對隧道進行三維加載或平面加載，每個液壓千斤頂與隧道之間都墊有半球體。

(5)根據模擬試驗所需工況要求進行加載。