一种混凝土衬砌管片压弯试验装置

1.本实用新型涉及预制混凝土测试领域，具体涉及一种混凝土衬砌管片压弯试验装置。


背景技术：

2.一般用于测试混凝土衬砌管片的装置由反力墙提供水平向反推力，利用千斤对衬砌管片施加水平力，同时通过龙门架提供竖向反推力，利用千斤顶对衬砌管片施加竖向力，从而进行衬砌管片的压弯实验。但是这种装置的反力墙无法移动，不能对不同尺寸的衬砌管片进行实验，例如在地铁隧道施工中衬砌管片就有各种尺寸，以外/内径来看，就有6700mm/6000mm、6000mm/5400mm以及8300mm/7500mm 等规格，现有装置无法一一适应，只能根据不同规格做不同设计，适用性较低。


技术实现要素：

3.本实用新型提供的一种混凝土衬砌管片压弯试验装置通过高强承压螺栓将混凝土块锚固在反力地坪上，以提供预压力，利用反力柱与地面的摩擦力来充当反推力，这种方式可以随着将预应力螺栓锚固在不同区域实现反力柱间距的改变，从而使得实验装置更加灵活，适用于多种尺寸的混凝土衬砌管片。且相比于一般用于测试混凝土衬砌管片的装置，本实验装置造价较低，具有较好的经济效益。
4.本实用新型具体包括相对设置的一对反力柱，反力柱上按规律设置不少于两排的螺栓孔，采用高强承压螺栓通过所述螺栓孔将所述反力柱锚固在地坪上。同样的，在所述两个反力柱中间用高强承压螺栓将龙门架锚固在地坪上。所述龙门架还包括竖向力架,在所述反力柱和所述龙门架的设计位置安装液压千斤顶，并且在所述反力柱内侧成对设置活动支座。
5.进一步的，在所述第一千斤顶的顶盖和底座处覆盖橡胶垫。
6.进一步的，所述反力柱上的螺栓孔设置4排，每排4个，且所述螺栓孔之间的间距为500mm。
7.进一步的，所述反力柱间隔500mm还有设置钢筋，本设置可以防止反力柱养护过程中发生开裂，以及在吊装、运输过程的不确定因素，并保证有足够的安全储备。
8.进一步，所述竖向力架对称设置垫片，将荷载能够均匀地传递到管片表面，并保证竖向荷载的距离不变。
9.本实用新型通过设置可灵活调整间距的反力柱，可以测试各种尺寸的凝土衬砌管片。避免了针对不同规格的混凝土预制件指定不同的测试装置。并且本实用新型采用活动支座，使得凝土衬砌管片可以在测试过程中因为受力的关系左右移动，避免了两边受力不均匀或者地坪与凝土衬砌管片的摩擦力影响测试结果。
附图说明
10.下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
11.图1：实用新型混凝土衬砌管片压弯试验装置示意图。
12.1—反力柱；2—螺栓孔；3—钢板；4—活动支座；5—第一橡胶垫；6—第一千斤顶；7—第二橡胶垫；8—龙门架；9—第二千斤顶；10—应变计；11—竖向立架；12—垫片；13—管片；
具体实施方式
13.现在结合附图做详细说明，如图1所示，实验装置包括反力柱1，螺栓孔2，钢板3，活动支座4，第一橡胶垫5，第一千斤顶6，第二橡胶垫7，龙门架8，第二千斤顶9，应变计10，竖向立架11，垫片12和管片13。
14.其中，高强承压螺栓通过螺栓孔2将一对相对设置的反力柱1相隔一段距离锚定于地坪，将龙门架8通过高强承压螺栓锚定于两个反力柱的中间，将第一千斤顶6设置在设计位置，如图所示，第一橡胶垫5覆盖在第一千斤顶6的顶盖和底座处。在第一千斤顶6的下方各设置一个钢板3，钢板3上设置移动支座4。
15.在两个反力柱1的中间，用高强承压螺栓将龙门架8锚固于地坪，如图1所示，龙门架上设置第二千斤顶9，应变计10和竖向立架11，竖向立架11下方对称设置垫片12，这样可以保证将荷载能够均匀地传递到管片表面，并保证竖向荷载的距离不变。
16.在设计过程中，反力柱1的螺栓孔2可以设置为至少2排，每排4个。
17.在具体设计制造中，反力柱1的尺寸选择为2m*2m*1m，混凝土等级c40，预留4*4共16个螺栓孔，所述螺栓孔之间的间距为500mm。并且所述反力柱1还设置钢筋，钢筋直径采用18mm，且间隔500mm，这样可以防止反力柱养护过程中发生开裂，以及在吊装、运输过程的不确定因素，并保证有足够的安全储备。
18.反力柱1通过16根高强承压螺栓与地坪相连，利用反力柱1与地坪之间的摩擦力为管片提供轴力，摩擦力按滑动摩擦计算，每根高强承压螺栓可对反力柱施加200kn压力。本装置中所使用龙门架8为钢结构支架，通过高强承压螺栓与地坪连接，其设计承载力远大于试验所需竖向压力，能够为实验提供足够的竖向压力，可按刚性结构考虑。另制作活动支座4来支撑管片13，同时保证管片13 在加载过程中可以左右滑动。活动支座采用厚度为20mm的q235普通碳素结构实心钢板进行制作，而竖向力架的主要作用是将荷载能够均匀地传递到管片表面，并保证竖向荷载的距离不变。根据混凝土管片的实际尺寸，根据试验方案中设定的加载荷载，竖向力架采用厚度为20mm的q235普通碳素结构实心钢板进行制作。
19.千斤顶使用200t电动液压千斤顶，电动千斤顶是与电动油泵配套使用的一种起重液压工具。它广泛应用于建筑工程、造船、冶金、采矿、石油、化工、铁道工程以及其它工业上的顶井、拉伸、压挤等作业。千斤顶除垂直使用外，还可在横卧、倒斜等任何方位实现上述功能。它具有操作力小、劳动强度低、活塞升降变换灵活、速度快、结构简单、体积小、重量轻特总。电动千斤顶可分带液压控单向和不带液控单向阀两个。配制了超高压液控单向阀后，活塞可停留在任意位置上，是实现自锁、定位、保压等功能的关键部件。装有快换接头的高压软管将千斤顶与油泵边接。装拆方便、灵活安全，能远离作业场所操作，有利于在危险作业中保证安全。该千斤顶装上附件装置后，可实现低高度达到高行程的目的，大大提高行程使
用范围。油泵系由三相异步电动机、低压油泵、高压油泵、油箱等组成的超高压油泵，油箱等组成的超高压油泵，具有压力高，结构紧凑、效率高、使用方便等优点，并安装换向阀、压力表及调压系统。
20.本实用新型装置的安装步骤是：
21.第一步：将高强承压螺栓穿过反力柱预留螺栓孔，利用预应力扳手将反力柱锚固在反力地坪之上，使其能够提供足够摩擦力作为反推力。
22.第二步：利用高强承压螺栓将龙门架锚固在反力地坪之上。
23.第三步：在液压千斤顶的顶盖和底座处覆盖橡胶垫，并将千斤顶固定在反力柱和龙门架上。
24.第四步：安装活动支座，并在其和管片接触面安装垫片。
25.第五步：在竖向千斤顶顶盖处安装竖向力架，保证管片均匀受力。
26.第六步：吊装管片，开始衬砌管片压弯实验。


技术特征：
1.一种混凝土衬砌管片压弯试验装置，其特征在于：包括相对设置的一对反力柱，所述反力柱上按规律设置不少于两排的螺栓孔，采用高强承压螺栓通过所述螺栓孔将所述反力柱锚固在地坪上；所述反力柱相对的一侧各设置一个第一千斤顶，所述第一千斤顶下方各设置一个钢板，所述钢板上各设置一个移动支座；还包括龙门架，所述龙门架锚固在所述两个反力柱中间；所述龙门架还依次包括第二千斤顶，应变计和竖向力架,在竖直方向上，所述第二千斤顶的一端连接所述龙门架，另一端连接所述应变计，所述应变计另一端还连接竖向立架。2.根据权利要求1所述的一种混凝土衬砌管片压弯试验装置，其特征在于：所述第一千斤顶的顶盖和底座处覆盖橡胶垫。3.根据权利要求2所述的一种混凝土衬砌管片压弯试验装置，其特征在于：所述反力柱上的螺栓孔设置4排，每排4个，且所述螺栓孔之间的间距为500mm。4.根据权利要求3所述的一种混凝土衬砌管片压弯试验装置，其特征在于：所述反力柱间隔500mm还有设置钢筋。5.根据权利要求3所述的一种混凝土衬砌管片压弯试验装置，其特征在于：所述竖向力架对称设置垫片。

技术总结
本实用新型是一种混凝土衬砌管片压弯试验装置，涉及预制混凝土测试领域，包括相对设置的一对反力柱，反力柱上按规律设置不少于两排的螺栓孔，采用高强承压螺栓通过所述螺栓孔将反力柱锚固在地坪上；反力柱相对的一侧各设置一个第一千斤顶，第一千斤顶下方各设置一个钢板，钢板上各设置一个移动支座；还包括龙门架，所述龙门架锚固在两个反力柱中间；龙门架还依次包括第二千斤顶，应变计和竖向力架,在竖直方向上，第二千斤顶的一端连接龙门架，另一端连接应变计，应变计另一端还连接竖向立架。本实用新型且相比于一般用于测试混凝土衬砌管片的装置，本实验装置造价较低，具有较好的经济效益。的经济效益。的经济效益。


技术研发人员：王志杰 邱志洪 张曾照 邓宇航 王嘉伟 徐成 徐海岩
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/10/10