[發明專利]隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202110835510.0
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113432769B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 毋存糧;吳靖江;陳小羊;紀紅亮;晉偉;陳浩;張鵬;李精昆;劉坤;董新平;蔡迎春;馬清文;宋順卿
• 申請（專利權）人: 中國建筑第七工程局有限公司;鄭州大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園

1.一種隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置，其特征在于：包括若干個用于檢測隧道襯砌（22）與支撐結構（21）之間荷載的檢測裝置（18），所述檢測裝置（18）安裝在隧道襯砌（22）與支撐結構（21）之間，所述檢測裝置（18）包括荷載轉換單元和接觸狀態調整單元，所述荷載轉換單元分別與隧道襯砌（22）、支撐結構（21）相接觸，荷載轉換單元內設有接觸狀態調整單元，接觸狀態調整單元內設有傳感器（8）；

所述荷載轉換單元包括外墊層（1）、外承載梁（2）、外承載柱（3）、內墊層（15）、內承載梁（14）和內承載柱（13），所述外墊層（1）外側與隧道襯砌（22）相匹配，所述外墊層（1）內側連接外承載梁（2），所述外承載梁（2）與外承載柱（3）連接，所述外承載柱（3）與內承載柱（13）之間設有接觸狀態調整單元，所述內承載柱（13）連接內承載梁（14），內承載梁（14）連接內墊層（15），內墊層（15）與支撐結構（21）相匹配；

所述接觸狀態調整單元包括內油腔（11）和外油腔（6），所述內油腔（11）與外油腔（6）之間設置有測量荷載值的傳感器（8），所述外油腔（6）連接外承載柱（3），所述內油腔（11）連接內承載柱（13）；

所述內油腔（11）與外油腔（6）均與輸油管路（17）相連通，輸油管路（17）連接油泵（20）；

所述外油腔（6）包括外油腔頂板（7）和外油腔底板（4），所述外油腔頂板（7）與外油腔底板（4）兩側均連接有油腔側壁（5），所述油腔側壁（5）、外油腔頂板（7）與外油腔底板（4）之間形成了用于儲存液壓油的外油腔（6），所述外油腔頂板（7）連接傳感器（8），所述外油腔底板（4）連接外承載柱（3）；所述內油腔（11）包括內油腔底板（10）和內油腔頂板（12），所述內油腔底板（10）與內油腔頂板（12）兩側均連接有油腔側壁（5），所述油腔側壁（5）、內油腔頂板（12）和內油腔底板（10）之間形成了用于儲存液壓油的內油腔（11），所述內油腔底板（10）連接傳感器（8），所述內油腔頂板（12）連接內承載柱（13）。

2.根據權利要求1所述的隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置，其特征在于：所述傳感器（8）連接用于顯示荷載值的顯示屏（19）。

3.根據權利要求2所述的隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置，其特征在于：所述輸油管路（17）上設有油壓閥門（23）。

4.根據權利要求3所述的隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置，其特征在于：所述外油腔頂板（7）和內油腔頂板（12）的材質為高聚物柔性材料。

5.根據權利要求1或4所述的隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置，其特征在于：所述檢測裝置（18）的數量為16個，16個檢測裝置（18）沿隧道襯砌（22）的周向均勻分布。

6.根據權利要求1-4任一項所述的隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試裝置的荷載測試方法，其特征在于：其步驟如下：

S1、選取測量位置，確定待測試的支撐結構（21）和隧道襯砌（22）的縱向寬度；

S2、加工載荷轉換單元：依據隧道襯砌（22）的縱向寬度，加工外承載梁（2）和外墊層（1）；依據支撐結構的縱向寬度，加工內承載梁（14）和內墊層（15），將內墊層（15）粘貼在內承載梁（14）上，將外墊層（1）粘貼在外承載梁（2）上；將載荷轉換單元和接觸狀態調整單元組裝成檢測裝置（18）；

S3、組裝支撐結構：將隧道襯砌（22）底部的檢測裝置（18）就位，外墊層（1）貼緊隧道襯砌（22），內墊層（15）貼緊支撐結構（21），并在內墊層（15）的上方拼裝支撐結構（21）；然后，按照順序放置其余檢測裝置（18）和拼裝支撐結構（21）；

S4、將各檢測裝置（18）的輸油管路（17）串聯后連接到油泵（20），開動油泵（20）對檢測裝置（18）進行加壓，同時，觀測每個檢測裝置（18）的顯示屏（19），直至接觸荷載達到預定初始荷載值為止，關閉輸油管路（17）上的油壓閥門（23）；

S5、接觸荷載的測試和計算：在隧道襯砌（22）破拆時，通過檢測裝置（18）連接的顯示屏（19）實時顯示支撐結構（21）的各點位的荷載值，各荷載值累加即為支撐結構（21）的總的接觸荷載。

7.根據權利要求6所述的隧道襯砌與支撐結構的接觸荷載測試方法，其特征在于：所述外承載梁（2）和內承載梁（14）均為長條形結構，外承載梁（2）和內承載梁（14）的長度均為支撐結構承擔的隧道的縱向長度。