隧道衬砌多点独立加载试验系统研发与应用

发布时间：2024-02-19 21:36

　　隧道衬砌模型试验是一种研究衬砌力学性能和开裂行为、指导隧道衬砌结构设计优化与维修加固的重要试验手段。文章介绍了自主研发的隧道衬砌多点独立加载试验系统,该系统能够按照二次衬砌荷载的分布形态和量值,对大尺寸衬砌模型的15个关键位置进行低速高精度加载,实现复杂受力条件下衬砌结构受力变形和开裂行为的物理模拟。以某黄土隧道浅埋段衬砌断面为试验背景,基于二次衬砌受荷现场监测结果,利用该试验系统进行了相似比为1∶10的二次衬砌受力变形模型试验,归纳总结了二次衬砌的开裂特征与应变变化规律。结果表明,该系统加载效果良好,加载精度满足工程试验要求。其试验结果有助于预测二次衬砌裂缝病害发展,明确衬砌加固重点区域,可为衬砌的维修加固提供帮助。

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【部分图文】：

图1试验系统

隧道衬砌多点独立加载试验系统由三部分组成，分别为驱动系统、加载系统和控制系统，如图1所示。其中，驱动系统接收控制系统指令，为加载系统提供所需动力；加载系统完成对隧道衬砌的加载并将衬砌受荷情况实时传送至控制系统；控制系统通过对比加载系统提供的荷载值和已设置的目标加载值，对驱动系统下....

图2驱动系统原理图

系统驱动原理如图2所示。由图可知，系统总压力先由电磁溢流阀控制，然后经节流阀调整齿轮泵出油流量，整体粗调全部加载油缸加载速度，各个加载油缸加载速度由减压阀调控实现，每个油缸进流端安装节流阀，最终微调加载速度。电磁换向阀通过改变液压油流向控制油缸进退。15路加载油路中各安装一枚压力....

图3加载系统设计图

采用15组液压油缸对衬砌模型关键位置进行加载，调节油缸推力可模拟不同工况下衬砌所受荷载的变化。图3为加载系统设计图，由图可知，加载系统主要由15组液压油缸、压力传感器、球形推杆、弧形钢推板及外围钢支护组成。加载系统各部件的作用与性能参数如下：

图4控制系统原理图

控制系统工作原理如图4所示，由图可知，整个控制系统可分为监测机构、控制中心、显示机构和执行机构四部分，其中监测机构的主要元件为压力传感器，其主要功能为监控和传输试验过程中衬砌模型所受荷载大小。控制中心为该系统的核心部分，其功能由PLC下位机实现，通过对PLC下位机进行程序编写，使....

本文编号：3903353