一种站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置
专利汇可以提供一种站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 为一种站立式三环 原型 异形盾构管片 力 学加载装置，包括全 钢 加载反力架、加载系统、控制系统和试验用盾构管片。全钢加载反力架竖直站立放置，将拼装成环的三环管片竖直站立于全钢加载反力架内。管片顶板和两侧采用环向千斤顶加载，环向千斤顶固定于全钢加载反力架预留孔内。考虑 地层 抗力条件下分别计算各分段管片的实际所受 水 土压力值，将荷载通过环向千斤顶沿管片外弧面径向施加于分段管片的外弧面弧长中点。管片 底板 采用液囊使管片受力自平衡。通过纵向拉杆系统模拟盾构掘进过程中作用于管片上的顶推力。控制系统包括千斤顶油压控制系统和液囊水压控制系统。本发明可真实地模拟管片在不同地层条件下的力学行为特征，为异形盾构管片的设计和异形盾构隧道的施工提供依据，试验结果更符合客观事实。，下面是一种站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置专利的具体信息内容。
1.一种站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置，包括全钢加载反力架、纵向拉杆系统、环向千斤顶、千斤顶油压控制系统、液囊水压控制系统和试验用管片，其特征在于: 所述全钢加载反力架由上中段(1.1)、下中段(1.4)、左侧段(1.2)和右侧段(1.3)通过螺栓连接而成环状结构，竖直站立放置，所述全钢加载反力架通过斜撑和紧固件固定于场地上； 所述环状结构的全钢加载反力架内弧面顶部及两侧开有若干个预留孔(1.5)，所述预留孔(1.5)内设置环向千斤顶(7)，所述环状结构的全钢加载反力架内弧面底部设有屉盒(2)，屉盒(2)底部设有滚珠以形成滚动支承； 所述试验用管片为三环异形盾构管片，包括前半环(3.1)、中全环(3.2)和后半环(3.3)，由若干个管片环组成环状结构，所述三环异形盾构管片通过拼装机拼装成环状结构，并运送至全钢加载反力架内固定位置，三环异形盾构管片呈竖直站立状位于全钢加载反力架内，三环异形盾构管片底部设有液囊(4)，且液囊(4)置于屉盒(2)内； 所述纵向拉杆系统由第一夹板(5.1)、垫板(5.2)、第二夹板(5.3)、第一拉杆(5.5)和第二拉杆(5.6)组成，第一夹板(5.1)和第二夹板(5.3)分别位于第一拉杆(5.5)和第二拉杆(5.6)的两端，第一夹板(5.1)与第二夹板(5.3)之间设有垫板(5.2)，纵向千斤顶(5.4)位于第一夹板(5.1)和垫板(5.2)之间，管片位于第二夹板(5.3)和垫板(5.2)之间，纵向千斤顶(5.4)的反力通过第一拉杆(5.5)和第二拉杆(5.6)施加于管片上； 若干组纵向拉杆系统均匀分布管片环上以模拟盾构掘进过程中作用于管片上的顶推力； 将三环异形盾构管片分成若干计算段管片，分别计算各计算段管片的所受水土压力值，将荷载通过环向千斤顶(7)沿管片外弧面径向施加于分段管片的外弧面弧长中点，中全环(3.2)各加载点设置两个环向千斤顶(7)，前半环(3.1)和后半环(3.3)各设置一个环向千斤顶(7)，三环管片所受地层抗力经力学简化计算，以一对平衡力的形式叠加设置在管片水平对称轴位置加载点的环向千斤顶上； 所述千斤顶油压控制系统基于闭环控制方法，由若干个千斤顶油压控制单元组成，将环向千斤顶(7)和纵向千斤顶(5.4)进行人为分组，形成若干组分组千斤顶(8)，由分组千斤顶(8)、电磁阀(9)、压力传感器(10)、电磁比例减压阀(11)、电磁换向阀(12)和泵站(13)依次连接组成一个油压控制单元，每一个油压控制单元单独设定压力，当电磁阀(9)得电时，通过压力传感器(10)测量分组千斤顶(8)的压力，并对测量的压力值和设定的压力值进行比较，通过控制电磁换向阀(12)的通断和电磁比例减压阀(11)的开度来调整泵站(13)的供、回油，完成分组千斤顶的行程动作使之达到需要的压力值，当设定值大于测量值时，电磁比例减压阀(11)的比例增大，电磁换向阀(12)右边得电，分组千斤顶压力增大；当设定值小于测量值时，电磁比例减压阀(11)的比例减小，电磁换向阀(12)左边得电，分组千斤顶压力减小； 所述液囊水压控制系统由输水管道(14)、水泵(15)、水压力传感器(16)、PID控制器(17)、变频器(18)和液囊(4)组成，在连接液囊(4)的输水管道(14)上设置水压力传感器(16)，水压力传感器(16)的输出端连接PID控制器(17)，PID控制器(17)的输出端连接变频器(18)，变频器(18)的输出端连接水泵(15)，水泵(15)连接输水管道(14)，将水压力传感器(15)获得的水压力信号输入PID控制器(17)与试验所需设定水压力值进行PID运算，通过控制变频器(18)的输出电压和频率实现对水泵(15)供水量的指定，最终使液囊水压值稳定在设定值附近，实现恒压供水。
2.根据权利要求1所述的站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置，其特征在于:为防止千斤顶直接与管片刚性接触，在对应加载点的位置设置梁式橡胶支垫(6)，并采用焊接钢板将其固定于管片加载点位置，其中中全环(3.2)、前半环(3.1)和后半环(3.3)各设置一根橡胶支垫。
3.根据权利要求1所述的站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置，其特征在于:三环管片错缝拼装，在考虑避开接缝的前提下，对管片人为划分计算段，将弧状分段管片考虑成直线状，即弧形管片转化为折线多边形形式，对分段管片所受水土压力值进行简化计算，与实际分段管片所受水土合力误差控制在0.5%之内。
4.根据权利要求1所述的站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置，其特征在于:异形盾构管片地层抗力考虑了与管片水平对称轴呈上下各30°的计算范围，在试验条件下，将地层抗力简化成一对集中力。
一种站立式三环原型异形盾构管片力学加载装置
技术领域
背景技术
发明内容
所述全钢加载反力架由上中段1.1、下中段1.4、左侧段1.2和右侧段1.3通过螺栓连接而成环状结构，竖直站立放置，所述全钢加载反力架通过斜撑和紧固件固定于场地上；所述环状结构的全钢加载反力架内弧面顶部及两侧开有若干个预留孔1.5，所述预留孔1.5内设置环向千斤顶7，所述环状结构的全钢加载反力架内弧面底部设有屉盒2，屉盒2底部设有滚珠以形成滚动支承；
所述试验用管片为三环异形盾构管片，包括前半环3.1、中全环3.2和后半环3.3，由若干个管片环组成环状结构，所述三环异形盾构管片通过拼装机拼装成环状结构，并运送至全钢加载反力架内固定位置，三环异形盾构管片呈竖直站立状位于全钢加载反力架内，三环异形盾构管片底部设有液囊4，且液囊4置于屉盒2内；
所述纵向拉杆系统由第一夹板5.1、垫板5.2、第二夹板5.3、第一拉杆5.5和第二拉杆5.6组成，第一夹板5.1和第二夹板5.3分别位于第一拉杆5.5和第二拉杆5.6的两端，第一夹板5.1与第二夹板5.3之间设有垫板5.2，纵向千斤顶5.4位于第一夹板5.1和垫板5.2之间，管片位于第二夹板5.3和垫板5.2之间，纵向千斤顶5.4的反力通过第一拉杆5.5和第二拉杆5.6施加于管片上。若干组纵向拉杆系统均匀分布管片环上以模拟盾构掘进过程中作用于管片上的顶推力；
将三环异形盾构管片分成若干计算段管片，分别计算各计算段管片的所受水土压力值，将荷载通过环向千斤顶7沿管片外弧面径向施加于分段管片的外弧面弧长中点，中全环各加载点设置两个环向千斤顶7，前半环3.1和后半环3.3各设置一个环向千斤顶7，三环管片所受地层抗力经力学简化计算，以一对平衡力的形式叠加设置在管片水平对称轴位置加载点的环向千斤顶上；
所述千斤顶油压控制系统基于闭环控制方法，由若干个千斤顶油压控制单元组成，将环向千斤顶7和纵向千斤顶5.4进行人为分组，形成若干组分组千斤顶8，由分组千斤顶8、电磁阀9、压力传感器10、电磁比例减压阀11、电磁换向阀12和泵站13依次连接组成一个油压控制单元，每一个油压控制单元单独设定压力，当电磁阀9得电时，通过压力传感器10测量分组千斤顶8的压力，并对测量的压力值和设定的压力值进行比较，通过控制电磁换向阀12的通断和电磁比例减压阀11的开度来调整泵站13的供、回油，完成分组千斤顶的行程动作使之达到需要的压力值。当设定值大于测量值时，电磁比例减压阀11的比例增大，电磁换向阀12右边得电，分组千斤顶压力增大；当设定值小于测量值时，电磁比例减压阀11的比例减小，电磁换向阀12左边得电，分组千斤顶压力减小；
所述液囊水压控制系统由输水管道14、水泵15、水压力传感器16、PID控制器17、变频器18和液囊4组成，在连接液囊4的输水管道14上设置水压力传感器16，水压力传感器16的输出端连接PID控制器17，PID控制器17的输出端连接变频器18，变频器18的输出端连接水泵15，水泵15连接输水管道14，将水压力传感器15获得的水压力信号输入PID控制器17与试验所需设定水压力值进行PID运算，通过控制变频器18的输出电压和频率实现对水泵15供水量的指定，最终使液囊水压值稳定在设定值附近，实现恒压供水。
2、将拼装机拼装成环的三环异形盾构“竖直站立”放置在全钢加载反力架内，实现了管片“平躺式”加载无法考虑的管片自重问题；
3、把液囊作为管片底板的边界条件比较合理地考虑了管片底板与土体的接触特性；
4、通过千斤顶油压控制系统和液囊水压控制系统，实现了加载系统对管片荷载施加的精确控制；
5、通过此加载装置可以模拟管片在不同地层条件下的力学行为特征，试验获得的管片内力和变形结果与真实的管片内力和变形差别控制在5%左右，加载方式合理有效，可以实现对异形管片的结构承载力和破坏模式的研宄。所得试验成果可以优化管片设计参数，并为实际施工提供依据和参考。
附图说明
图3纵向拉杆系统不意图；
图4千斤顶油压控制单元工作原理图；
图5液囊水压控制工作原理图；
1.1全钢加载反力架上中段、1.2全钢加载反力架左侧段、1.3全钢加载反力架右侧段、1.4全钢加载反力架下中段、1.5预留孔、2屉盒、3.1前半环、3.2中全环、3.3后半环、4液囊、5纵向拉杆系统、5.1第一夹板、5.2垫板、5.3第二夹板、5.4纵向千斤顶、5.5第一拉杆、5.6第二拉杆、6橡胶支垫、7环向千斤顶、8分组千斤顶、9电磁阀、10压力传感器、11电磁比例减压阀、12电磁换向阀、13泵站、14输水管道、15水泵、16水压力传感器、17PID控制器、18变频器。
具体实施方式
所述试验用管片为三环异形盾构管片，包括前半环3.1、中全环3.2和后半环3.3，通过拼装机拼装成环状结构并运送至全钢加载反力架内固定位置，三环异形盾构管片呈竖直站立状于全钢加载反力架内，环状的三环异形盾构管片底部设有液囊4，且液囊4置于屉盒2内；
如图5所示，本试验加载装置共采用7个液囊，由I个液囊水压控制系统进行控制。液囊水压控制系统由输水管道14、水泵15、水压力传感器16、PID控制器17、变频器18和液囊4组成。在连接液囊4的输水管道14上设置水压力传感器16，把水压力传感器16获得的水压力信号输入PID控制器17与试验所需设定水压力值进行PID运算，通过控制变频器18的输出电压和频率实现对水泵15供水量的指定，最终使液囊水压值稳定在设定值附近，实现恒压供水。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 快速原型方法和设备 | 2020-05-11 | 339 |
| 女西裤原型的裁剪方法 | 2020-05-12 | 61 |
| 快速原型开发设备和快速原型开发方法 | 2020-05-13 | 215 |
| 快速原型开发设备和快速原型开发方法 | 2020-05-13 | 641 |
| 上衣原型领口裁剪方法 | 2020-05-13 | 885 |
| 原型工件的制造方法 | 2020-05-13 | 216 |
| 原型模制材的制造方法 | 2020-05-14 | 974 |
| 自动加速原型生成系统 | 2020-05-12 | 443 |
| 原型裁剪速算尺 | 2020-05-14 | 659 |
| 一种三球原型仪 | 2020-05-14 | 578 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
