地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法与流程

文档序号:22547893发布日期:2020-10-17 02:19阅读:来源:国知局

技术特征:

1.地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于,包括以下步骤:

【1】二次衬砌模型内加强筋参数的计算:

【1.1】根据地质力学模型箱尺寸和试验要求,确定模型试验几何相似常数和容重相似常数;

【1.2】根据钢筋混凝土正截面承载能力,计算二次衬砌结构原型与模型的弯矩;

【1.3】将模型试验几何相似常数和容重相似常数代入原型与模型弯矩比值,得到弯矩的相似常数;

【1.4】根据弯矩的相似常数计算得到钢筋截面面积的相似常数;

【1.5】根据钢筋截面面积的相似常数和钢筋混凝土结构的配筋率,计算得到配筋率的相似常数;

【1.6】根据配筋率相似常数和模型的断面尺寸,计算得到模型钢筋的直径和模型钢筋的纵向间距;

【2】二次衬砌模型模具的预制:

【2.1】按照等效试验缩放尺寸制备隧道二次衬砌模型的预制装置;所述的预制装置包括内模(6)、外模(3)和泡沫缓冲层(5),内模和外模之间构成二次衬砌模型浇筑空腔(11);

【2.2】在内模(6)的外侧卷绕泡沫缓冲层(5),将设定长度的定位支杆(10)的一端插入泡沫缓冲层(5)内;在二次衬砌模型浇筑空腔(11)内布外侧环向加强筋(8)和内侧环向加强筋(9),所述的外侧环向加强筋(8)和内侧环向加强筋(9)固定在定位支杆(10)的外漏端;

【3】在浇筑空腔(11)进行混凝土等效材料的浇筑。

2.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:

步骤【1.2】中,结构原型与模型的弯矩计算如下:

式中:mp为原型截面极限弯矩;mm为模型截面极限弯矩;fyp为原型钢筋屈服强度;fym为原型钢筋屈服强度;asp为原型钢筋截面面积;asm为模型钢筋截面面积;h0p为原型截面有效高度;h0m为原型截面有效高度。

3.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:

步骤【1.3】中模型结构弯矩的相似常数sm计算如下

式中:sl为长度相似常数;sfy为钢筋屈服强度相似常数。

4.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:

步骤【1.4】中钢筋截面面积的相似常数为:

式中:sas为钢筋截面面积相似常数;sm为弯矩相似常数;sw为容重相似常数。

5.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:

步骤【1.5】中根据钢筋混凝土结构的配筋率计算公式,得到配筋率的相似常数为:

式中:sρ为配筋率的相似常数。

6.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:步骤【2】中所述的外侧环向加强筋(8)和内侧环向加强筋(9)通过锡线电焊或者环氧树脂粘贴固定在定位支杆(10)上。

7.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:步骤【2】中所述的外侧环向加强筋(8)、内侧环向加强筋(9)和定位支杆(10)为铁丝。

8.根据权利要求1所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:步骤【2】中所述的内模(6)和外模(3)在垂直方向均为若干只平板层叠构成,每只板材在水平方向均剖分成两半;所述的内模(6)、外模(3)、底板(4)、顶板(1)上在对应的位置处设置有若干只通孔(7),固定柱(2)贯穿通孔(7)将预制装置固定为一体。

9.根据权利要求8所述的地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,其特征在于:所述板材为pvc板、亚克力板或木板。


技术总结
本发明公开了一种地质力学模型试验大跨度隧道衬砌模型内加强筋布设方法,包括二次衬砌模型内加强筋参数的计算、二次衬砌模型模具的预制和在浇筑空腔内进行混凝土等效材料的浇筑等步骤。本发明通过相似等效缩比设计方法,根据力学模型计算得到了二次衬砌原型相匹配的加强筋配筋率、加强筋截面面积等参数,并研制了隧道二次衬砌缩比模型的预制装置,实现了二次衬砌模型中加强筋的布设,制备的模型真实模拟了隧道现场的混凝土材料,确保了力学试验的准确性;该方案简易、高效的能够模拟衬砌中钢筋的作用机理,利用该方法制作钢筋相似材料的布设装置,该装置钢筋定位准确、易于拆卸且造价低廉,可广泛适用于隧道衬砌模型试验中。

技术研发人员:罗彦斌;陈建勋;徐子龙;王传武;袁江鹏;邵汉祥
受保护的技术使用者:长安大学
技术研发日:2020.05.21
技术公布日:2020.10.16
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