[發明專利]一種裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置及方法

在審

• 申請號: 202110372829.4
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113063581A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 張紫濤;張雪東;胡晶;梁建輝
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/12;G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 杜立軍

1.一種裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置包括土體模型箱(2)、頂進機構、牽拉機構、掘進頭部機構(10)和裝配式管道模型(4)，土體模型箱(2)內設有土體模型(3)，土體模型箱(2)相對的兩側壁上開設有掘進開口(14)，頂進機構與牽拉機構分別設置在土體模型箱(2)的兩側，掘進頭部機構(10)由掘進開口(14)穿過土體模型(3)，牽拉機構與掘進頭部機構(10)前端連接，裝配式管道模型(4)一端連接掘進頭部機構(10)的后端，頂進機構連接裝配式管道模型(4)的另一端。

2.根據權利要求1所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的牽拉機構包括牽拉液壓作動器(7)、滑輪(9)和牽拉導索(8)，牽拉導索(8)一端連接牽拉液壓作動器(7)，另一端繞過滑輪(9)后連接掘進頭部機構(10)。

3.根據權利要求1所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的頂進機構包括頂進液壓作動器(5)，頂進液壓作動器(5)通過傳力鋼板(6)連接裝配式管道模型(4)的另一端。

4.根據權利要求1所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置還包括一個外部支撐箱(1)，土體模型箱(2)固定在外部支撐箱(1)的內側中部，頂進機構與牽拉機構分別固定在外部支撐箱(1)內部兩側。

5.根據權利要求4所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的外部支撐箱(1)的底部設置有一個后端墊板(12)，裝配式管道模型(4)設置在后端墊板(12)上側。

6.根據權利要求1所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的裝配式管道模型(4)由多個管體(15)依次疊加的構成，每個管體(15)由多段管壁組合構成，相鄰管壁端部相互插接。

7.根據權利要求1所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置，其特征在于：所述的掘進頭部機構(10)為一個掘進筒體，掘進筒體的截面形狀與裝配式管道模型(4)的截面形狀相同，掘進筒體前端封閉設置。

8.權利要求1～7任一項所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置的模擬方法，其特征在于：所述的模擬方法包括以下步驟：

在土體模型箱(2)內依據地勘資料制備土體模型(3)，連接頂進機構、牽拉機構、掘進頭部機構(10)、裝配式管道模型(4)；

將裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置移動至土工離心機工作吊籃內，啟動離心機穩定提升離心加速度至Ng，其中N為倍數，g為重力加速度，N≤300；

調節頂進機構提供的推力及牽拉機構提供的拉力，實現掘進頭部機構(10)及裝配式管道模型(4)的逐步頂進，頂進過程中測試管道整體結構及接頭部位力學性能。

9.根據權利要求8所述的裝配式管道結構頂管施工離心模擬裝置的模擬方法，其特征在于：在裝配式管道模型(4)外表面進行潤滑減阻處理，用以模擬原型頂進過程中泥漿減阻效果。