申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

申请日：2022-02-28

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115468785B

主分类号：G01M99/00

分类号：G01M99/00;G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.12.30#实质审查的生效;2022.12.13#公开

摘要：本发明涉及一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，属于非开挖顶管工程领域。本装置通过外套筒固定混凝土管，使混凝土管通过承插的方式连接形成可模拟曲线顶进的试验管，驱动组件之间相互配合，模拟试验管顶进过程中的曲线情况，通过对位于试验管首节管顶进油缸的上部顶进油缸和底部顶进油缸的顶进量的控制，模拟顶管顶进过程中收到的顶进力偏心度，并通过安装在顶管中的数据监测采集模块对顶管过程中受到的应变、接触应力、端面应力和位移数据的采集。本装置能够模拟各种情况顶管的曲线顶进过程，模拟顶管在偏心顶进力时的顶进过程，而且能够在曲线顶进过程中持续监测各管节内及管节间的数据，为计算多节管道之间的荷载传递提供数据支撑。

主权项：1.一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，至少包括安装在试验坑内的试验管、为试验管提供顶进力的顶进油缸、支撑试验管的固定支撑组件、调节试验管角度的驱动组件和用于监测试验管受力数据的数据监测采集模块，其特征在于：试验管为三个以上带有承口和插口的管节通过承插方式连接而成，管节中至少包括首节管管节、尾节管管节和通过连接在首节管与尾节管之间的中间节管管节，每个管节至少包括混凝土管和包裹在混凝土管外壁的外套筒，外套筒由上套筒和下套筒两部分组成，上套筒和下套筒之间通过法兰连接，外套筒与混凝土管之间设有缓冲圈；顶进油缸安装在试验管的首节管管节处，为试验管提供向前的顶进力，顶进油缸由上部顶进油缸和底部顶进油缸组成，各顶进油缸的顶进量均能够分别控制；固定支撑组件至少包括用于对试验管和顶进油缸提供支撑的反力墙和反力墙活动板、用于固定支撑顶进油缸的顶进油缸支撑架、使试验管保持水平方向上固定的竖向支架和安装在竖向支架上的管道水平支撑架，其中反力墙和反力墙活动板分别安装在试验坑内两个端部的侧壁上，使试验管的首节管管节位于反力墙处，尾节管管节位于反力墙活动板处，反力墙上设有用于为顶进油缸向前顶进提供支撑的后靠板，固定在试验坑的底部的顶进油缸支撑架的一端固定在后靠板的前方，竖向支架固定在试验坑中与管道轴向平行的侧壁上，竖向支架上设有用于固定管道水平支撑架的T形槽，其中水平支撑架与竖向支架连接的一端为T形，与试验管相邻的一端为与试验管弧度相匹配的弧形管托，水平支撑架T形端通过螺栓固定在竖向支架上，使水平支撑架能够通过松紧螺栓的方式沿竖向支架做上下移动或固定；驱动组件至少包括用于使反力墙活动板相对试验坑竖直平面转动的反力墙伺服转动电机、用于为试验管管节提供顶升力的顶升油缸、用于控制试验管在竖直方向上摆动的底部伺服转动电机和用于控制试验管沿水平方向上转动的外套筒伺服转动电机，其中反力墙伺服转动电机固装在反力墙活动板与实验坑侧壁之间，底部伺服电机分别位于每个试验管管节轴向中心的正下方，并通过地锚和螺栓固装在试验坑的底部，顶升油缸安装于底部伺服电机的上方且与之相连，使底部伺服电机能够带动顶升油缸在竖直方向上摆动，外套筒伺服电机固定于顶升油缸的上方，另一端与试验管管节外套筒连接，从而带动外套筒随之沿水平方向上转动；数据监测采集模块至少包括管节断面监测模块、端面监测模块和用于储存处理所收集监测信息的计算机，其中管节断面监测模块至少包括用于测量管节环向应变和轴向应变的应变片组，和用于测量管节内壁径向位移的LVDT位移传感器，其中应变片组分别位于管道内壁中部的n个监测点A上，n≥2，每个监测点上设一组包含轴向和环向两个测量方向的应变片，LVDT位移传感器分别位于管道内壁上设置的m对监测点B上，m≥2，LVDT位移传感器的两端分别对称的固定在管道内壁监测点B上，应变片组和LVDT位移传感器采集到的数据分别以电阻信号和电压信号传输至计算机进行储存；端面监测模块至少包括用于测量端面应力的薄膜压力传感器K1、用于测量接头张开角度的拉线式位移传感器和用于测量试验管外壁接触应力的薄膜压力传感器K2，其中薄膜压力传感器K1分别位于试验管管节承口端面上设置的p个监测点C上，p≥2，拉线式位移传感器的两端分别固定在位于承口和插口混凝土管节外壁的q对监测点D上，q≥2，薄膜压力传感器K2分别位于混凝土管管节外壁和混凝土管节与橡胶圈交界处的r个监测点E上，r≥2，薄膜压力传感器K1、薄膜压力传感器K2和拉线式位移传感器采集到的数据分别以电阻信号和电压信号传输至计算机进行储存。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国地质大学(武汉) 一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置

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