[發明專利]地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法

有效

• 申請號: 202010438153.X
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111775277B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 羅彥斌;陳建勛;徐子龍;王傳武;袁江鵬;邵漢祥
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: B28B1/14
• 分類號: B28B1/14;B28B7/18;B28B7/28;B28B7/36;B28B7/34;B28B23/02;G06F30/20;G06F30/13;G01N1/28
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法，其特征在于，包括以下步驟：

【1】二次襯砌模型內加強筋參數的計算：

【1.1】根據地質力學模型箱尺寸和試驗要求，確定模型試驗幾何相似常數和容重相似常數；

【1.2】根據鋼筋混凝土正截面承載能力，計算二次襯砌結構原型與模型的彎矩；

【1.3】將模型試驗幾何相似常數和容重相似常數代入原型與模型彎矩比值，得到彎矩的相似常數；

【1.4】根據彎矩的相似常數計算得到鋼筋截面面積的相似常數；

【1.5】根據鋼筋截面面積的相似常數和鋼筋混凝土結構的配筋率，計算得到配筋率的相似常數；

【1.6】根據配筋率相似常數和模型的斷面尺寸，計算得到模型鋼筋的直徑和模型鋼筋的縱向間距；

【2】二次襯砌模型模具的預制：

【2.1】按照等效試驗縮放尺寸制備隧道二次襯砌模型的預制裝置；所述的預制裝置包括內模(6)、外模(3)和泡沫緩沖層(5)，內模和外模之間構成二次襯砌模型澆筑空腔(11)；

【2.2】在內模(6)的外側卷繞泡沫緩沖層(5)，將設定長度的定位支桿(10)的一端插入泡沫緩沖層(5)內；在二次襯砌模型澆筑空腔(11)內布外側環向加強筋(8)和內側環向加強筋(9)，所述的外側環向加強筋(8)和內側環向加強筋(9)固定在定位支桿(10)的外漏端；

【3】在澆筑空腔(11)進行混凝土等效材料的澆筑；

所述的外側環向加強筋(8)、內側環向加強筋(9)和定位支桿(10)為鐵絲；

所述的內模(6)和外模(3)在垂直方向均為若干只平板層疊構成，每只板材在水平方向均剖分成兩半；所述的內模(6)、外模(3)、底板(4)、頂板(1)上在對應的位置處設置有若干只通孔(7)，固定柱(2)貫穿通孔(7)將預制裝置固定為一體；

所述板材為PVC板、亞克力板或木板經激光雕刻機切割而成。

2.根據權利要求1所述的地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法，其特征在于：

步驟【1.2】中,結構原型與模型的彎矩計算如下：

式中：M^p為原型截面極限彎矩；M^m為模型截面極限彎矩；為原型鋼筋屈服強度；為模型鋼筋屈服強度；為原型鋼筋截面面積；A_s^m為模型鋼筋截面面積；h₀^p為原型截面有效高度；h₀^m為模型截面有效高度；γ為內力臂系數。

3.根據權利要求1所述的地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法，其特征在于：

步驟【1.3】中模型結構彎矩的相似常數S_M計算如下

式中：S_l為長度相似常數；S_fy為鋼筋屈服強度相似常數。

4.根據權利要求1所述的地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法，其特征在于：

步驟【1.4】中鋼筋截面面積的相似常數為：

式中：S_As為鋼筋截面面積相似常數；S_M為彎矩相似常數；S_w為容重相似常數。

5.根據權利要求1所述的地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法，其特征在于：

步驟【1.5】中根據鋼筋混凝土結構的配筋率計算公式，得到配筋率的相似常數為：

式中：S_ρ為配筋率的相似常數。

6.根據權利要求1所述的地質力學模型試驗大跨度隧道襯砌模型內加強筋布設方法，其特征在于：步驟【2】中所述的外側環向加強筋(8)和內側環向加強筋(9)通過錫線電焊或者環氧樹脂粘貼固定在定位支桿(10)上。