專利名稱：巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下工程試驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置。
背景技術(shù)：
汶川地震中，多座隧道遭到嚴(yán)重受損，出現(xiàn)了襯砌開(kāi)裂、底板隆起、鋼筋出露、隧道滲水等現(xiàn)象。隨著公路隧道的大規(guī)模建設(shè)，對(duì)地下結(jié)構(gòu)開(kāi)展抗震、減震研究正逐漸得到人們的關(guān)注，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是目前開(kāi)展隧道抗震性能研究的有效手段之一。由于公、鐵路隧道往往埋深較大，發(fā)生地震時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)在高地應(yīng)力作用狀態(tài)下隨圍巖共同運(yùn)動(dòng)，但由于目前振動(dòng)臺(tái)條件的限制，還無(wú)法在振動(dòng)臺(tái)上模擬隧道真實(shí)承受地應(yīng)力的狀態(tài)。已做的模擬巖石隧道的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，初始應(yīng)力場(chǎng)基本上都不滿足相似定律，未考慮對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募虞d，這樣便與實(shí)際事實(shí)不符。因此，在巖石隧道的大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，對(duì)初始應(yīng)力場(chǎng)的模擬，且對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诓煌跏嫉貞?yīng)力狀態(tài)下的模擬一直是亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種價(jià)格低、可靠性高，適用于巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中圍巖地應(yīng)力的模擬裝置?？朔壳盁o(wú)法施加、試驗(yàn)嚴(yán)重失真的不足，解決地震條件下，圍巖地應(yīng)力的模擬問(wèn)題。巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置，包括氣囊，空氣壓縮機(jī)，減壓閥，帶有4個(gè)側(cè)板、一個(gè)頂蓋和一個(gè)基座的模型箱體，其中前側(cè)板上留有觀察孔，前側(cè)板(I)由三塊鋼板組成，模型箱體的左側(cè)板外側(cè)與基座之間設(shè)有斜支撐(2)，模型箱體的右側(cè)板外側(cè)與基座之間設(shè)有斜支撐(2)，用于提高模型箱體剛度并提高其自振頻率，對(duì)左側(cè)板(3)進(jìn)行改造，在左側(cè)板(3)內(nèi)部縱向均勻設(shè)置至少兩個(gè)千斤頂(4)，在模型箱體內(nèi)部設(shè)置一塊與左側(cè)板⑶平行的內(nèi)置板(5)，內(nèi)置板(5)與模型箱體接觸的四周包有橡膠，千斤頂⑷推動(dòng)內(nèi)置板(5)產(chǎn)生水平方向位移，用于提供側(cè)向壓力；空氣壓縮機(jī)(6)為氣囊(7)充氣，減壓閥控制氣囊(7)的壓力；氣囊(7)置于模型箱體內(nèi)部，用于提供豎向壓力；在模型箱體基座的相對(duì)兩個(gè)面上安裝成對(duì)的鎖扣(8)，用于在自加載裝置工作時(shí)，固定模型箱體的頂蓋和側(cè)板，保證頂蓋不脫離側(cè)板并保證模型箱體的整體剛度。所述鎖扣⑶為帶有加勁肋的槽鋼，所述鎖扣⑶共有兩對(duì)，每對(duì)鎖扣⑶底部通過(guò)鉚釘與基座相連，使用時(shí)每對(duì)鎖扣(8)分別與前后側(cè)板密貼，并且通過(guò)鋼筋及螺栓對(duì)每對(duì)鎖扣(8)的頂部進(jìn)行連接，用于提高模型箱體的整體剛度并固定頂蓋。所述斜支撐(2)為角鋼，通過(guò)螺栓與左右側(cè)板和基座相連。模型箱體的4個(gè)側(cè)板之間以及4個(gè)側(cè)板和基座通過(guò)螺栓進(jìn)行固定。有益效果第一、將本裝置應(yīng)用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，可對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行豎向以及橫向的加載，能較好的還原其真實(shí)的初始地應(yīng)力狀態(tài)。
第二、利用本裝置可模擬在不同初始地應(yīng)力條件下，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膭?dòng)力響應(yīng)。第三、采用氣囊加載方式，使加載更加持久、穩(wěn)定，且其質(zhì)量較小，可以最大程度的減小試驗(yàn)箱體的重量，并較真實(shí)的反應(yīng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼饎?dòng)反應(yīng)。


圖I為實(shí)施例的主視圖；
圖2為實(shí)施例的剖面圖；圖3為實(shí)施例的側(cè)視圖；圖中，I、前側(cè)板，2、斜支撐，3、左側(cè)板，4、千斤頂，5、內(nèi)置板，7、氣囊，8、鎖扣，9、后側(cè)板具體實(shí)施方法為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置的剖面圖。具體試驗(yàn)時(shí)，具體操作方式描述如下I、試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作及試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臐仓?zhǔn)備試驗(yàn)所需的相似材料、傳感器以及數(shù)據(jù)采集器，并檢查所需儀器設(shè)備是否正常，利用模型箱對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分層澆筑，并養(yǎng)護(hù)使試驗(yàn)?zāi)Ｐ统浞指稍铩?、模型箱的安裝先將基座吊裝至振動(dòng)臺(tái)，然后將先前澆筑完成的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭糜诨胁?，將左右?cè)板用螺栓與基座連接，接著將后側(cè)板用螺栓與基座以及左右側(cè)板連接，然后用螺栓將千斤頂與左側(cè)板連接，并放置內(nèi)置板在千斤頂與模型之間，最后安裝前側(cè)板，用螺栓將前側(cè)板與基座以及左右側(cè)板連接，并將氣囊放置到試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?。為了保證左右側(cè)板的強(qiáng)度，在左右側(cè)板外還加裝了交叉斜肋，如圖3所示。3、模型箱的蓋裝待箱體基本組裝完畢后，將頂蓋吊裝至氣囊之上，并將兩對(duì)鎖扣提起，用以扣緊頂蓋，接著將兩頭帶有螺紋的鋼筋穿過(guò)兩對(duì)鎖扣頂部的預(yù)留孔，然后用螺栓進(jìn)行連接，如圖3所示。4、千斤頂加載利用伺服控制千斤頂，千斤頂推動(dòng)內(nèi)置板，內(nèi)置板四周貼以橡膠，保證內(nèi)置板產(chǎn)生位移，對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行側(cè)向加載。5、氣囊加載待千斤頂加載完畢后，利用空氣壓縮機(jī)為試驗(yàn)氣囊加壓，并根據(jù)試驗(yàn)要求，利用減壓閥調(diào)節(jié)相應(yīng)加載氣囊內(nèi)的壓力值，對(duì)模型進(jìn)行豎向加載。6、動(dòng)力加載千斤頂加載和氣囊加載結(jié)束后，按照試驗(yàn)要求，輸入地震波，啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，并記錄各傳感器的數(shù)據(jù)。介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置，包括氣囊，空氣壓縮機(jī)，減壓閥，帶有4個(gè)側(cè)板、一個(gè)頂蓋和一個(gè)基座的模型箱體，其中前側(cè)板上留有觀察孔，前側(cè)板(I)由三塊鋼板組成，模型箱體的左側(cè)板外側(cè)與基座之間設(shè)有斜支撐(2)，模型箱體的右側(cè)板外側(cè)與基座之間設(shè)有斜支撐(2)，用于提高模型箱體剛度并提高其自振頻率，其特征在于對(duì)左側(cè)板(3)進(jìn)行改造，在左側(cè)板(3)內(nèi)部縱向均勻設(shè)置至少兩個(gè)千斤頂(4)，在模型箱體內(nèi)部設(shè)置一塊與左側(cè)板(3)平行的內(nèi)置板(5)，內(nèi)置板(5)與模型箱體接觸的四周包有橡膠，千斤頂(4)推動(dòng)內(nèi)置板(5)產(chǎn)生水平方向位移，用于提供側(cè)向壓力；空氣壓縮機(jī)(6)為氣囊(7)充氣，減壓閥控制氣囊(7)的壓力；氣囊(7)置于模型箱體內(nèi)部，用于提供豎向壓力；在模型箱體基座的相對(duì)兩個(gè)面上安裝成對(duì)的鎖扣(8)，用于在自加載裝置工作時(shí)，固定模型箱體的頂蓋和側(cè)板，保證頂蓋不脫離側(cè)板并保證模型箱體的整體剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置，其特征在于，所述鎖扣(8)為帶有加勁肋的槽鋼，所述鎖扣(8)共有兩對(duì)，每對(duì)鎖扣(8)底部通過(guò)鉚釘與基座相連，使用時(shí)每對(duì)鎖扣(8)分別與前后側(cè)板密貼，并且通過(guò)鋼筋及螺栓對(duì)每對(duì)鎖扣(8)的頂部進(jìn)行連接，用于提高模型箱體的整體剛度并固定頂蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置，其特征在于，所述斜支撐(2)為角鋼，通過(guò)螺栓與左右側(cè)板和基座相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置，其特征在于，模型箱體的4個(gè)側(cè)板之間以及4個(gè)側(cè)板和基座通過(guò)螺栓進(jìn)行固定。
全文摘要
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于巖石隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M圍巖地應(yīng)力的自加載裝置，本裝置包括氣囊，空氣壓縮機(jī)，減壓閥，帶有4個(gè)側(cè)板、一個(gè)頂蓋和一個(gè)基座的模型箱體，在左側(cè)板縱向均勻設(shè)置至少兩個(gè)千斤頂，在模型箱體內(nèi)部設(shè)置一塊與左側(cè)板平行的且四周包有橡膠的內(nèi)置板，千斤頂推動(dòng)內(nèi)置板產(chǎn)生水平方向位移，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)向加載；空氣壓縮機(jī)為氣囊充氣，減壓閥控制氣囊的壓力；氣囊置于模型箱體內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)豎向加載；此裝置用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，可以模擬不同的初始地應(yīng)力狀態(tài)，為研究不同工況下的隧道的動(dòng)力反應(yīng)提供了便利。采用氣囊加載方式，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)加載的同時(shí)還可以最大限度的降低模型箱體自身的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01M7/02GK102620899SQ20121009652
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者侯森, 張波, 趙旭, 陶連金, 黃 俊 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)