[發明專利]一種制作盾構隧道縮尺模型的模具

在審

• 申請號: 202310236567.8
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116117991A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 張姣龍;柳獻;袁勇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B28B21/82
• 分類號: B28B21/82;B28B21/88
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳金星

本發明涉及一種制作盾構隧道縮尺模型的模具，模具在縱縫和環縫處設有楔形凸起，以使得澆筑出的管片結構模型在縱縫與環縫處有效截面減小，其中外模使用剛性材料制作，內模使用柔性材料制作，內外模具均采用四個四分之一環模具拼接，在混凝土澆筑完畢后可將四個四分之一環分別拆卸，易于脫模。與現有技術相比，本發明能夠在整環澆筑的情況下，利用楔形凸起模擬真實隧道環境中管片縱縫與環縫拼接處結構強度的削弱，而無需將管片分開澆筑再拼接。本發明綜合考慮了對實際隧道模型縱縫環縫處強度的削弱，以及澆筑完畢后拆模的便利性，具有使用方便、還原度高的特點，能夠創造良好經濟效益和科研價值。

技術領域

本發明涉及隧道工程領域，尤其是涉及一種制作盾構隧道縮尺模型的模具。

背景技術

近年來，隨著城市化進程的不斷推進，大中城市人口突增，交通壓力成為了城市面臨的難題。在此背景下，地下空間的利用成為了城市規劃建設的重點。其中，地鐵盾構隧道具有施工速度快、節省人力、對地表影響小等優點，逐漸成為了城市地下交通施工建設的主流。然而，城市地下環境具有相當大的不確定性，對于盾構隧道施工和結構設計帶來了挑戰，因此很多時候需要在開展盾構施工前先行完成盾構隧道結構模型試驗，來探究特定施工工法的可行性或者盾構隧道結構的安全性。

盾構隧道結構模型試驗依賴于管片模型的制作。由于現有盾構隧道管片大多為鋼筋混凝土材質，因此需要預先制作模具用于混凝土澆筑。然而，由于盾構隧道需要采用管片拼接，拼接后留下拼接縱縫與環縫，接縫處的結構強度勢必有一定程度削弱；此外，環形管片的模具在混凝土澆筑完畢后，常常會因為混凝土和模具的粘接而難以取出，造成脫模的困難；特別是整環澆筑時，內模被混凝土包裹，其拆除異常困難。要解決上述問題，可以采用逐塊澆筑管片的方式，但這種做法費時費力，容易造成模型破損，不能很好滿足施工方對于試驗方便、快捷的需求，也難以適應城市地鐵快速建設的節奏。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種制作盾構隧道縮尺模型的模具。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種制作盾構隧道縮尺模型的模具，包括外模及內模，內模嵌套于外模內，外模與內模為兩個同心圓環；

所述外模的圓環內表面設有外模環縫及外模內凸起；

所述內模的圓環外表面設有內模外凸起。

進一步地，所述的外模內凸起及內模外凸起為楔形凸起，便于澆筑成型后快速脫模。

進一步地，所述外模為使用剛性材料制成的外模。

進一步地，所述內模為使用柔性材料制成的內模。

進一步地，所述內模外凸起為木制肋條，木制肋條固定于內模的圓環外表面。

進一步地，所述內模通過木板支撐定位嵌套于外模內。

進一步地，所述外模環縫及外模內凸起焊接于外模的圓環內表面。

進一步地，所述外模及內模分別沿徑向分為四個環片，四個環片拼接構成一個整環。

進一步地，所述外模環縫及外模內凸起用于模擬正彎矩；

所述內模外凸起用于模擬負彎矩。

進一步地，所述外模內凸起及內模外凸起的凸起高度由縱縫相對管片的抗彎剛度縮減系數決定，根據該抗彎剛度縮減系數設置凸起高度，使得剛度等效；

理論計算公式為：