一种用于盾构隧道室内试验中的顶推反力模拟装置的制作方法

1.本实用新型属于盾构隧道施工技术领域，尤其是一种用于盾构隧道掘进试验中的顶推反力模拟装置。


背景技术：

2.盾构法具有噪音低、振动小，不影响地面交通，施工易于管理，施工人员少，劳动强度低，生产效率高等各种优点，被广泛使用在了城市地铁及水下隧道的施工建设中。
3.在盾构掘进的过程中，盾构机刀盘切削破开前方土体，向前顶进，在开挖出的空间中暂时收回千斤顶，进行管片的安装，待管片安装好后，再用多个千斤顶对管片重新施加压力，不断的重复此过程，在这个过程中，千斤顶的顶推反力全部作用到了管片上，管片一环接一环被安装好，再一环接一环不断承受千斤顶的压力。由于同时有多个千斤顶对管片施加这种压力，导致这种力相对稍为复杂。而在试验中，需要较好的模拟出多个千斤顶作用在管片上，造成的管片间的压力，以保证实验整体的精确性和完整性。
4.目前，在盾构室内实验中，要施加这种压力，只能单纯的将一个力均匀的施加在管片上，而不能从多个位置精确施加并调整这种力，并且不能实时得到各个位置施加的力的大小，从而不能精确模拟出真实盾构管片间受到的千斤顶施加的压力。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，提供了一种用于盾构隧道室内试验中的顶推反力模拟装置，运用本装置试验时，拆装简单，调节方便，观测直接。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于盾构隧道室内试验中的顶推反力模拟装置，包括圆弧形钢板、拉压传感器、螺杆和钢丝绳；所述圆弧形钢板包括左圆弧形钢板和右圆弧形钢板，所述左圆弧形钢板和右圆弧形钢板之间设置有模拟管片，所述拉压传感器设置于左圆弧形钢板上并靠近其内环，所述螺杆设置于所述右圆弧形钢板上并靠近其内环，所述钢丝绳的两端分别与所述拉压传感器和螺杆连接；运用本装置试验时，拆装简单，调节方便，观测直接；本装置结构设计合理，原理简单，组件制作工艺简单，适用范围广。
7.作为上述技术方案的进一步改进，所述拉压传感器和螺杆分别设置有四个，四个拉压传感器和四个螺杆分别两两相对的均布安装于所述圆弧形钢板上且靠近内环处的四个不同方向，螺杆的松紧程度能调节钢丝绳的张紧程度。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述模拟管片设置有若干个，两个模拟管片之间设置有橡胶圈，橡胶圈用以模拟管片的环间接头。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述模拟管片的材质为有机玻璃；所述模拟管片的环外径为498mm，幅宽65mm，质量为5.09kg。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述模拟管片的外部设置有模拟盾壳，所述模拟盾壳内径等于或大于模拟管片的外径。
11.试验装置安装时，两块圆弧形钢板安装于模拟管片两端，通过四个螺杆分别张紧四根钢丝绳，将两块圆弧形钢板拉紧，从而对圆弧形钢板间的模拟管片施加模拟千斤顶的力，使模拟管片间产生模拟真实情况的盾构管片间的压力。
12.从以上技术方案可以看出，本实用新型的有益效果是：运用本装置试验时，拆装简单，调节方便，观测直接；本装置结构设计合理，原理简单，组件制作工艺简单，适用范围广。
13.本装置由四组钢丝绳，螺杆组合装置，模拟管片以及模拟盾壳构成，可分别调节张紧程度用以模拟盾构隧道掘进过程中的顶推反力；其分别位于四个不同位置，可模拟千斤顶对不同位置管片所受到的不同大小的顶推反力。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为具体实施方式的结构示意图。
16.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1是圆弧形钢板、2是拉压传感器、3是螺杆、4是钢丝绳、5是模拟管片、6是模拟盾壳、11是左圆弧形钢板、12是右圆弧形钢板。
具体实施方式
17.为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
18.参考图1所示，本实用新型提供一种用于盾构隧道室内试验中的顶推反力模拟装置，包括圆弧形钢板1、拉压传感器2、螺杆3和钢丝绳4；所述圆弧形钢板1包括左圆弧形钢板11和右圆弧形钢板12，所述左圆弧形钢板11和右圆弧形钢板12之间设置有模拟管片5，所述拉压传感器2设置于左圆弧形钢板11上并靠近其内环，所述螺杆3设置于所述右圆弧形钢板12上并靠近其内环，左圆弧形钢板11和右圆弧形钢板12将模拟管片5夹紧在两者之间，所述钢丝绳4的两端分别与所述拉压传感器2和螺杆3连接。
19.具体的，所述模拟管片5设置有若干个，两个模拟管片5之间设置有橡胶圈，橡胶圈用以模拟管片5的环间接头，具有抗剪刚度的同时也允许两个模拟管片5之间发生错台；所述模拟管片5的材质为有机玻璃；所述模拟管片5的环外径为498mm，幅宽65mm，质量为5.09kg。
20.所述拉压传感器2和螺杆3分别设置有四个，四个拉压传感器2和四个螺杆3分别两两相对的均布安装于所述圆弧形钢板1上且靠近内环处的四个不同方向，在设置时，每一个拉压传感器2与螺杆3之间采用钢丝绳4从模拟管片5内部贯穿连接，螺杆3的松紧程度能调节钢丝绳4的张紧程度。
21.所述模拟管片5的外部设置有模拟盾壳6，在使用时，左端部模拟管片5固定在试验箱体上，右端部模拟管片5依靠模拟盾壳6支撑放置在试验箱体的右侧端部框架上；所述模
拟盾壳6内径等于或大于模拟管片5的外径，但为了减少拖动模拟盾壳6过程中与模拟管片5之间的摩阻力，所述模拟盾壳6的内径需稍大于所述模拟管片5的外径，模拟盾壳6外径则合理即可。
22.试验装置安装时，两块圆弧形钢板1安装于模拟管片5两端，通过四个螺杆3分别张紧四根钢丝绳4，将两块圆弧形钢板1拉紧，从而对圆弧形钢板1间的模拟管片5施加模拟千斤顶的力，使模拟管片5间产生模拟真实情况的盾构管片间的压力。
23.沿模拟管片5环向均匀布置的四组位于圆弧形钢板1上不同位置的钢丝绳4，螺杆3组合装置，用以模拟实际情况中抵在管片上对管片施加压力的多个千斤顶。
24.当模拟千斤顶拉伸时，模拟管片5受到较大的顶推反力，旋转螺杆3使钢丝绳4处于张紧状态；当模拟千斤顶缩回时，模拟管片5受到的顶推反力较小，调节螺杆3使钢丝绳4张紧程度减弱。并且如需改变某个位置对模拟管片5施加的力时，也可仅调节该位置处的螺杆3，改变该根钢丝绳4张紧程度即可。模拟的顶推反力变化程度，也可通过对应的拉压传感器2观测得到。
25.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
26.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。