一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型：由一個起始模型節(jié)、多個中間模型節(jié)和一個末尾模型節(jié)拼接而成。所有模型節(jié)均包括內襯環(huán)、多塊管片和應變傳感器，所述的管片均勻粘貼在所述的內襯環(huán)的外圓面的一周，所述的應變傳感器位于內襯環(huán)與管片之間，兩兩管片之間縱向空隙形成縱縫，所有的管片構成片狀面層，兩兩內襯環(huán)之間和兩兩管片之間環(huán)向空隙形成環(huán)縫。本發(fā)明能很好的模擬盾構隧道管片街頭的存在，并且對應變傳感器提供保護。
【專利說明】
一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及土木建筑領域的隧道工程模型試驗，具體為一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型。
【背景技術】
[0002]目前，盾構隧道由于其自身的優(yōu)點，在軌道交通以及市政管道等的建設中得到了越來越廣泛的應用。由于工程水文地質情況的復雜性，隧道規(guī)模和隧道組成情況的差異，以及盾構隧道對于工程安全的高要求，通常需要通過模型試驗來模擬盾構隧道的受力變形情況。
[0003]實際的盾構隧道管片結構是由混凝土管片通過螺栓連接成管片環(huán)，再通過環(huán)間接頭將管片環(huán)以通縫或錯縫方式拼裝成盾構隧道。因此在盾構隧道模型試驗中，如何模擬隧道管片之間的連接情況是一個重要的問題。
[0004]經對現(xiàn)有的技術文獻檢索發(fā)現(xiàn)，模擬盾構隧道結構常用的試驗模型主要有以下兩種:
[0005]第一種采用均勻的金屬管、有機材料管或其他均質材料管來模擬。以修正慣用法作為理論依據(jù)，用整體抗彎剛度的降低等效管片接頭部位抗彎剛度的降低，來考慮盾構隧道管片襯砌結構力學特性的影響。但是由于沒有模擬實際隧道上管片形成的縱縫和環(huán)縫，無法考慮隧道管片接頭的影響，因此模型試驗得到的隧道管片的內力和變形規(guī)律與原型隧道差別較大。
[0006]第二種模型是余占奎在《軟土盾構隧道縱向設計方法研究》中采用有機材料制作的小型管片來模擬實際管片，采用螺栓來模擬實際接頭，通過手工拼裝形成隧道模型。但是由于采用螺栓進行拼裝，在管片環(huán)上布置應變傳感器存在困難，而且缺乏對應變傳感器的保護。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，可以更好的模擬管片接頭的存在，同時對于模型上布置的傳感器提供保護。
[0008]本發(fā)明要解決其技術問題所采用的技術方案:
[0009]—種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，:由一個起始模型節(jié)、多個中間模型節(jié)和一個末尾模型節(jié)拼接而成。
[0010]所有模型節(jié)均包括內襯環(huán)、多塊管片和應變傳感器，所述的管片均勻粘貼在所述的內襯環(huán)的外圓面的一周，所述的應變傳感器位于內襯環(huán)與管片之間，兩兩管片之間縱向空隙形成縱縫，所有的管片構成片狀面層，兩兩內襯環(huán)之間和兩兩管片之間環(huán)向空隙形成環(huán)縫。
[0011]所述的起始模型節(jié)和中間模型節(jié)還包括定位塊，該定位塊為正方形，定位塊的邊長與環(huán)縫寬度相同，定位塊安裝在內襯環(huán)的外圓面，數(shù)量與管片的數(shù)量相同，且定位塊的中心線與內襯環(huán)的長度方向中心線重合。
[0012]所述的中間模型節(jié)的片狀面層的厚度與內襯環(huán)的厚度相同，片狀面層的寬度與內襯環(huán)的寬度相同，管片的數(shù)量根據(jù)所需模擬隧道的環(huán)管片數(shù)量確定，多塊管片相互之間的間距為縱縫的寬度，片狀面層的環(huán)向邊緣與定位塊邊緣對齊。
[0013]所述的起始模型節(jié)片狀面層的高度比所述的中間模型節(jié)片狀面層的高度小，且中間模型節(jié)的環(huán)向外邊緣與起始模型節(jié)片狀面層的邊緣對齊。
[0014]所述的末尾模型節(jié)內襯環(huán)的高度比中間模型節(jié)內襯環(huán)的高度小，且中間模型節(jié)的環(huán)向外邊緣與末尾模型節(jié)內襯環(huán)的邊緣對齊。
[0015]所述管片的內部具有凹槽，該凹槽的作用為保護應變傳感器，并將應變傳感器的導線引出。
[0016]所述的應變傳感器的數(shù)量與管片相同，應變傳感器布置在中間模型節(jié)的內襯環(huán)的外圓面上，且位于凹槽與內襯環(huán)重疊部分的中心。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:考慮了盾構隧道上管片之間的縱縫和環(huán)縫，模擬了隧道管片接頭的影響，簡化了隧道模型的制作安裝并且增加了對應變傳感器的保護。
【附圖說明】
[0018]圖1為盾構隧道模型試驗模型節(jié)中間模型節(jié)的剖面圖。
[0019]圖2為盾構隧道模型試驗模型節(jié)中間模型節(jié)的側視圖。
[0020]圖3為盾構隧道模型試驗模型節(jié)起始模型節(jié)的側視圖[0021 ]圖4為盾構隧道模型試驗模型節(jié)末尾模型節(jié)的側視圖
[0022]圖5為盾構隧道模型試驗的縱縫、環(huán)縫組成示意圖
[0023]圖6為盾構隧道模型通縫拼裝后的三維示意圖
[0024]圖7為盾構隧道模型錯縫拼裝后的三維示意圖
【具體實施方式】
[0025]隧道模型是由模型節(jié)拼接組成。模型節(jié)是由內襯層、片狀面層、應變傳感器組成，模型節(jié)分為起始模型節(jié)、中間模型節(jié)和末尾模型節(jié)三種。
[0026]—種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，由一個起始模型節(jié)1、多個中間模型節(jié)2和一個末尾模型節(jié)3拼接而成，所有模型節(jié)均包括內襯環(huán)4、多塊管片5和應變傳感器6，所述的管片5均勻粘貼在所述的內襯環(huán)4的外圓面的一周，所述的應變傳感器6位于內襯環(huán)4與管片5之間，兩兩管片5之間縱向空隙形成縱縫8，所有的管片5構成片狀面層，兩兩內襯環(huán)4之間和兩兩管片5之間環(huán)向空隙形成環(huán)縫9。
[0027]所述的起始模型節(jié)I和中間模型節(jié)2還包括定位塊7，該定位塊7為正方形，定位塊7的邊長與環(huán)縫9寬度相同，定位塊7安裝在內襯環(huán)的外圓面，數(shù)量與管片5的數(shù)量相同，且定位塊7的中心線與內襯環(huán)4的長度方向中心線重合。如圖1、圖2和圖3所示。
[0028]所述的中間模型節(jié)2的片狀面層的厚度與內襯環(huán)的厚度相同，片狀面層的寬度與內襯環(huán)的寬度相同，管片5的數(shù)量根據(jù)所需模擬隧道的環(huán)管片數(shù)量確定，多塊管片相互之間的間距為縱縫9的寬度，片狀面層的環(huán)向邊緣與定位塊邊緣對齊。
[0029]所述的起始模型節(jié)I片狀面層的高度比所述的中間模型節(jié)2片狀面層的高度小，且中間模型節(jié)2的環(huán)向外邊緣與起始模型節(jié)I片狀面層的邊緣對齊。
[0030]所述的末尾模型節(jié)3內襯環(huán)的高度比中間模型節(jié)2內襯環(huán)的高度小，且中間模型節(jié)2的環(huán)向外邊緣與末尾模型節(jié)3內襯環(huán)的邊緣對齊。
[0031]所述管片5的內部具有凹槽1，該凹槽10的作用為保護應變傳感器6，并將應變傳感器6的導線引出。
[0032]所述的應變傳感器6的數(shù)量與管片5相同，應變傳感器6布置在中間模型節(jié)2的內襯環(huán)4的外圓面上，且位于凹槽10與內襯環(huán)4重疊部分的中心。
[0033]本發(fā)明組成盾構隧道的方式是將模型節(jié)之間相互拼接。通過拼接時將模型節(jié)上的縱向薄弱處對齊，形成縱向上的連續(xù)強度薄弱處來模擬實際工程中盾構隧道的通縫拼裝隧道，如圖6。實際工程中盾構隧道的錯縫拼裝可以通過拼裝時旋轉環(huán)形模型節(jié)來模擬，旋轉的角度根據(jù)實際隧道錯縫拼裝的角度確定。這樣就形成了縱向的間隔交替強度薄弱處，這種薄弱處的交替出現(xiàn)的規(guī)律可以按照盾構隧道管片的實際拼裝情況確定，如圖7。
【主權項】
1.一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:由一個起始模型節(jié)(I)、多個中間模型節(jié)(2)和一個末尾模型節(jié)(3)拼接而成， 所有模型節(jié)均包括內襯環(huán)(4)、多塊管片(5)和應變傳感器(6)，所述的管片(5)均勻粘貼在所述的內襯環(huán)(4)的外圓面的一周，所述的應變傳感器(6)位于內襯環(huán)(4)與管片(5)之間，兩兩管片(5)之間縱向空隙形成縱縫(8)，所有的管片(5)構成片狀面層，兩兩內襯環(huán)(4)之間和兩兩管片(5)之間環(huán)向空隙形成環(huán)縫(9)。2.根據(jù)權利要求1所述的模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:所述的起始模型節(jié)(I)和中間模型節(jié)(2)還包括定位塊(7)，該定位塊(7)為正方形，定位塊(7)的邊長與環(huán)縫(9)寬度相同，定位塊(7)安裝在內襯環(huán)的外圓面，數(shù)量與管片(5)的數(shù)量相同，且定位塊(7)的中心線與內襯環(huán)(4)的長度方向中心線重合。3.根據(jù)權利要求1所述的模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:所述的中間模型節(jié)(2)的片狀面層的厚度與內襯環(huán)的厚度相同，片狀面層的寬度與內襯環(huán)的寬度相同，管片(5)的數(shù)量根據(jù)所需模擬隧道的環(huán)管片數(shù)量確定，多塊管片相互之間的間距為縱縫(9)的寬度，片狀面層的環(huán)向邊緣與定位塊邊緣對齊。4.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:所述的起始模型節(jié)(I)片狀面層的高度比所述的中間模型節(jié)(2)片狀面層的高度小，且中間模型節(jié)(2)的環(huán)向外邊緣與起始模型節(jié)(I)片狀面層的邊緣對齊。5.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:所述的末尾模型節(jié)(3)內襯環(huán)的高度比中間模型節(jié)(2)內襯環(huán)的高度小，且中間模型節(jié)(2)的環(huán)向外邊緣與末尾模型節(jié)(3)內襯環(huán)的邊緣對齊。6.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:所述管片(5)的內部具有凹槽(1 )，該凹槽(1)的作用為保護應變傳感器(6 )，并將應變傳感器(6)的導線引出。7.根據(jù)權利要求6所述的一種模擬盾構隧道管片接頭的試驗模型，其特征在于:所述的應變傳感器(6)的數(shù)量與管片(5)相同，應變傳感器(6)布置在中間模型節(jié)(2)的內襯環(huán)(4)的外圓面上，且位于凹槽(10)與內襯環(huán)(4)重疊部分的中心。
【文檔編號】G01M99/00GK106017961SQ201610513832
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】高繼錦, 陳錦劍, 李明廣, 王建華
【申請人】上海交通大學