一种反力井中可上下攀爬且翻板站立的试验装置及方法与流程

本发明属于岩土及地下工程中的隧道工程模拟试验技术领域，涉及一种反力井中可上下攀爬且可翻板站立的试验装置及方法。

背景技术：

随着社会的发展和人口数量的大幅度增加，城市土地资源日趋紧张。更随着城市基础建设的快速发展和地下空间资源的进一步开发，轨道交通成为大城市公交系统不可或缺的一部分。由于具有绿色环保、机械化程度高、不受气候条件影响等优势，采用预制管片现场拼装的盾构隧道已成为当今城市轨道交通等市政基础设施的重要结构形式。

然而，在盾构隧道施工和运营过程中时常会遇到地面堆载和基坑卸载等现象，当盾构隧道周围遇到此类情况并未及时处理时，则会引发管片的一系列问题，如管片局部破损、隧道结构整体大变形等问题，其中包括渗漏水、裂缝、缺角、接缝张开和管片错台等。为研究和解决此类问题，国内外众多学者做了众多努力，如管片缩尺寸试验和足尺寸试验等。但管片缩尺寸试验难以模拟真实的工况，导致最后试验结果缺乏准确性。现有的足尺寸试验大部分是一环试验，而且加载模式都为对拉式加载，该类加载模式虽可使管片受力平衡而避免整体移动，但并不符合实际的荷载工况，因为在运营和施工过程中的管片，由于地面堆载和基坑卸载的作用，管片大多处于偏心荷载作用下，而非对拉式荷载。反力井盾构隧道试验可以弥补以上试验的缺点，该试验的荷载通过54个千斤顶进行施加，每个千斤顶可单独施加荷载，如此可用来模拟偏心荷载。反力井深度4米，最多可进行三环拼装后的试验，这样可以更加真实地模拟管片环与环间的受力情况。但也正因为反力井的深度过大，给试验人员在管片外壁安装和检修实验仪器，以及检修加载系统的工作上增加了不小的难度。如果只依靠直梯或者人字梯难以保证工作人员的安全，且每组千斤顶之间空间剩余较少，直梯或者人字梯搬运起来并不方便，影响试验效率。

综上所述，虽然反力井试验在试验设计上弥补了传统管片试验在加载模式、模拟工况和试验结果准确性上的缺点，但是该试验平台依旧存在一些问题，即无设备可辅助试验人员在管片外壁进行试验操作和器材维修的工作，使得人员的安全得不到保障，试验效率欠佳等。针对上述问题，兹需设计和发明一种辅助设备来进行解决。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种反力井中可上下攀爬且翻板站立的试验装置及方法。

这种反力井中可上下攀爬且翻板站立的试验装置，包括主体爬梯部分、爬梯活板和撑杆；主体爬梯部分包括梯边、横杆和销轴孔；爬梯活板的两侧边设有吊装孔和销轴孔；撑杆两端均设有插孔，用于连接梯边和爬梯活板。

作为优选：主体爬梯部分提前预制，然后直接安装在反力井内壁上；每两级横杆之间的梯边的中间位置各设有一个销轴孔，两个为一对；爬梯活板两侧四角处设有销轴孔；销轴孔与插孔相匹配，爬梯活板与梯边通过销轴连接，撑杆与梯边和爬梯活板均通过销轴连接，爬梯活板、撑杆和梯边形成三角稳定结构。

作为优选：爬梯活板为等腰梯形结构，其两侧中部各设有一个吊装孔，由于爬梯活板重量较大，需要运用行吊，通过吊具将其吊起移动。

作为优选：撑杆两端的插孔的作用是可以使销轴通过，然后插入爬梯活板和梯边的销轴孔，使爬梯活板、撑杆和梯边连接形成一个整体。

这种反力井中可上下攀爬且翻板站立的试验装置的安装使用方法，包括以下步骤：

1)预制该附属装置的组件：主体爬梯部分、爬梯活板、撑杆以及配件销轴提前在钢材厂进行预制，然后运至反力井；

2)安装主体爬梯部分：沿着反力井的井壁安装竖直爬梯，每副爬梯位于两组千斤顶之间，共有18副；爬梯一直延伸到反力井底部，爬梯脚固定在底面上；

3)安装爬梯活板：首先明确试验人员进行试验操作的位置，然后确定试验人员的站立高度；通过行吊将爬梯活板吊装至指定位置，将爬梯活板上靠近短边的销轴孔与梯边上的销轴孔对齐，插入销轴；然后将撑杆两端的插孔分别对准靠近爬梯活板长边的销轴孔和梯边上的销轴孔，然后插入销轴；爬梯活板、撑杆和梯边形成三角稳定结构，试验人员就可安全地站在爬梯活板上进行工作；

4)翻转爬梯活板：当不需要使用爬梯活板时，可将插孔内的销轴拔出，将爬梯活板向上翻起，紧贴爬梯梯面；当再次使用爬梯活板时，只需将爬梯活板翻下，再用撑杆将其固定即可；

5)拆卸及更换位置：抽出用于连接爬梯活板、撑杆和梯边的所有销轴，将爬梯活板和撑杆拆卸；更换爬梯活板的位置只需要重复步骤3)即可。

本发明的有益效果是：

1)节约和充分利用反力井剩余空间：

反力井除去管片、千斤顶以及一些附属钢结构框架外，所剩的空间较少。若使用人字爬梯或其他攀爬附属结构，则会占据大部分千斤顶与反力井井壁之间的空间，使得试验人员攀爬困难，不方便进行管片外壁的试验操作。而本发明的爬梯是靠近反力井井壁安装的，既方便人员攀爬，又不会占据太多空间，给试验人员的活动留有足够的空间。而且当不需要使用爬梯活板站立时，可抽出连接撑杆与梯边的销轴，让爬梯活板上翻贴着爬梯，也可节约空间。

2)爬梯活板的位置任意可调：

爬梯活板可依靠销轴任意地安装和拆卸。当确定试验人员安装实验仪器或者维修仪器的位置时，可将爬梯活板吊装至指定位置，利用销轴将撑杆、爬梯活板与梯边连接起来，形成一个三角稳定结构。当需要调整位置时，则可拔出销轴，用行吊再将爬梯活板重新吊装至指定位置。爬梯活板位置的任意可调，可以让工作人员在任意高度位置进行试验操作。

3)试验人员的安全得到更好的保障：

一般而言，爬升一定高度进行试验操作的工作人员会使用直梯或者人字梯，但是直梯和人字梯在使用过程中容易摇晃而且梯脚不稳。使用本发明的爬梯活板再配合梯边，组成三角稳定结构，使得试验人员站立更加安全。

4)提高反力井试验的总体效率：

爬梯是贴着井壁安装的，爬梯活板可拆卸且不用时可以上翻贴着梯面，节省了空间，使人员操作自由，提高工作效率。不使用人字梯等攀爬工具，试验人员则不需要来回搬运人字梯，大大节省了工作时间，提高了工作效率。

附图说明

图1为整体爬梯装置正视图；

图2为整体爬梯装置侧视图；

图3为爬梯中段放大图；

图4为爬梯活板示意图；

图5为撑杆示意图。

附图标记说明：梯边1；横杆2；销轴孔3；爬梯活板4；吊装孔5；撑杆6；插孔7。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1和图2所示，分别为整体爬梯装置的正视图和侧视图。图2表明整个爬梯装置平行井壁进行安装，这样的装置和安装方法尽可能的节省管片和井壁之间的空间。如图1所示，销轴孔3位于两横杆2中间部位的梯边1上，为了使图简洁且表达清晰，图1中只画了一对销轴孔3，且在图3的局部放大图中作以标明。销轴孔3在整个梯边1上分布均匀，因此只要指定了确定的位置，都可将爬梯活板4拆卸再安装到指定位置。当不需要使用爬梯活板4时，可将插孔7内的销轴拔出，将爬梯活板4向上翻起，紧贴爬梯梯面，如图1所示。

如图3所示，为了更加清晰地标明销轴孔3在梯边1上的位置，则将爬梯装置的中段局部放大呈现于图3。销轴孔3位于两横杆2之间的梯边1的中间部位上。

如图4所示，此图为爬梯活板示意图。此图标明了销轴孔3和吊装孔5。靠近爬梯活板短边的销轴孔3与梯边1上的销轴孔3相对，然后插入销轴将二者连接，此时未使用撑杆6，此时爬梯活板4可自由转动。靠近爬梯活板长边的销轴孔3与撑杆6上的插孔7相对，然后插入销轴将二者连接，此时撑杆6可连接着爬梯活板4自由转动。将撑杆6另一端利用销轴与梯边1连接，使爬梯活板4、撑杆6和梯边1形成三角稳定结构，试验人员才可安全地站在爬梯活板4上进行工作。因为爬梯活板4具有一定重量，利用人工搬运不方便，所以在必要时候可以用行吊来吊装到指定位置，因此爬梯活板4中部会设置一对吊装孔5。

如图5所示，此图为撑杆示意图。此图主要标明了插孔7。撑杆6使用时，两端的插孔7分别于爬梯活板4和梯边1上的销轴孔3对齐，插入销轴就可让试验人员站立。当不使用爬梯活板4时，撑杆6可直接拆卸。

所述的反力井中可上下攀爬且翻板站立的试验装置的安装使用方法，具体步骤如下：

1)用行吊将爬梯活板4吊装至指定位置，将靠近爬梯活板短边上的销轴孔3对准梯边1上的销轴孔3，再用销轴进行连接。此时的爬梯活板4与爬梯已经相连。

2)再把撑杆6上的插孔7对准靠近爬梯活板长边上的销轴孔3，再用销轴进行连接。此时爬梯活板4与撑杆6已经相连。

3)然后将撑杆6上剩余的插孔7对准梯边1上的销轴孔3，用销轴进行连接，此时使爬梯活板4、撑杆6和梯边1三者形成三角稳定结构，可供试验人员站立使用。

4)当不使用爬梯活板4时，把撑杆6上的销轴拔出将其拆卸，再把爬梯活板4向上翻紧贴梯面即可。

5)若想更换爬梯活板4的位置，则将销轴全部拔出，重复步骤1)-3)即可。