一种用于隧道结构模型的加载试验装置的制作方法

本技术涉及隧道模型试验领域，具体涉及一种用于隧道结构模型的加载试验装置。

背景技术：

1、随着技术的进步和设计要求的提高，同时隧道结构日益变得复杂，这使得验证隧道结构的合理性成为至关重要的任务，工程师们需要确保隧道结构在面对各种挑战时依然稳定、安全、耐久。而模型试验通过相似比用于模拟隧道结构和实际工程地层条件，成为研究隧道结构的重要手段，目前关于隧道结构模型的试验装置越来越多，功能越来越完善，但是大部分装置的无法模拟三个方向的荷载、结构复杂、对不同结构的适应性低。

2、在专利文件cn215066474u中公开了一种用于特大断面变截面城市隧道开挖的试验装置。本试验装置可以使用动态液压加载系统模拟城市隧道地表建筑群荷载；本试验装置可以通过改变模型箱两端开口处盖板的隧道断面形状大小，实现大断面、变截面等隧道的开挖；可以改变传力垫块的形状大小达到模拟不同建筑荷载的效果。在现有技术下，隧道模型试验往往在长方体模型箱中，开展隧道的开挖或结构的加载，该试验装置可在竖直方向上进行荷载的施加，但无法模拟真实的地层条件，且隧道结构模型的大小受到模型箱的限制。因此，迫切需要一种能够进行三维加载、对不同隧道模型结构适应性高的加载试验装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种能够进行三维加载、对不同隧道模型结构适应性高的加载试验装置。

2、为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括底座基础，底座基础上固定有两处x方向反力架和两处y方向反力架，两处x方向反力架和两处y方向反力架固定连接形成口字形的水平框架，水平框架上固定有两处u形的z方向反力架；每处x方向反力架上设置有x方向加载系统，每处y方向反力架设置有y方向加载系统，每处z方向反力架上设置有z方向加载系统。

3、进一步地，x方向加载系统包括x方向加载板和两处x方向加载千斤顶，每处x方向加载千斤顶固定在x方向反力架上，x方向加载板固定在x方向加载千斤顶的伸出端。

4、进一步地，x方向加载板的两端均设置有x方向伸缩加载板，x方向加载板上设置有安装x方向伸缩加载板的若干伸缩加载板导轨，x方向伸缩加载板上设置有与伸缩加载板导轨的导向部，伸缩加载板导轨和导向部的横截面均呈等腰梯形；每处x方向伸缩加载板的内侧还设置有伸缩加载板倒角。

5、进一步地，y方向加载系统包括y方向加载板和两处y方向加载千斤顶，每处y方向加载千斤顶均固定在y方向反力架上，y方向加载板固定在y方向加载千斤顶的伸出端。

6、进一步地，z方向加载系统包括z方向加载板和两处z方向加载千斤顶，每处z方向加载千斤顶均固定在z方向反力架上，z方向加载板固定在z方向加载千斤顶的伸出端。

7、进一步地，z方向加载千斤顶的伸出端固定有若干z方向加载传力板，z方向加载板与z方向加载传力板固定连接，z方向加载传力板呈直角梯形状。

8、进一步地，z方向加载板的四侧均设置有z方向伸缩加载板，z方向加载板上设置有安装z方向伸缩加载板的若干滑槽，z方向伸缩加载板上设置有与滑槽配合的滑槽部，滑槽和滑槽部的横截面均呈等腰梯形。

9、进一步地，z方向加载板的中部设置观测开口，观测开口上设置有亚克力透明板，亚克力透明板通过若干开口螺栓固定在开口上。

10、进一步地，x方向反力架、y方向反力架和z方向反力架为h型钢。

11、进一步地，底座基础包括有两处底座基础钢板和中部加强隔板，两处底座基础钢板固定在中部加强隔板的上下侧，中部加强隔板包括有若干x轴隔板和若干y轴隔板，若干x轴隔板和若干y轴隔板形成阵列分布的隔板腔。

12、本实用新型的有益效果为：

13、本实用新型可以适用于隧道结构模型三维加载的试验装置可以使用三维加载系统模拟隧道结构模型所受的地层荷载。

14、本实用新型通过控制加载千斤顶的加载值模拟不同的地层荷载值，可以实现对不同断面形状和大小隧道结构模型的加载。

15、本实用新型可以研究隧道结构的变形规律、受力特点、表面围岩压力和开裂模式，为复杂隧道结构的合理性研究提供了有力的研究工具。

16、本实用新型与现有技术相比，本实用新型可以使用三维加载系统模拟地层荷载；还可以通过控制加载千斤顶的加载值模拟不同的地层荷载值；还可以实现对不同断面形状和大小隧道结构模型的加载。

技术特征：

1.一种用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，包括底座基础(1)，所述底座基础(1)上固定有两处x方向反力架(21)和两处y方向反力架(31)，两处所述x方向反力架(21)和两处y方向反力架(31)固定连接形成口字形的水平框架，所述水平框架上固定有两处u形的z方向反力架(41)；

2.根据权利要求1所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述x方向加载系统(2)包括x方向加载板(23)和两处x方向加载千斤顶(22)，每处所述x方向加载千斤顶(22)固定在x方向反力架(21)上，所述x方向加载板(23)固定在x方向加载千斤顶(22)的伸出端。

3.根据权利要求2所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述x方向加载板(23)的两端均设置有x方向伸缩加载板(24)，所述x方向加载板(23)上设置有安装x方向伸缩加载板(24)的若干伸缩加载板导轨(241)，所述x方向伸缩加载板(24)上设置有与伸缩加载板导轨(241)的导向部，所述伸缩加载板导轨(241)和导向部的横截面均呈等腰梯形；每处所述x方向伸缩加载板(24)的内侧还设置有伸缩加载板倒角(242)。

4.根据权利要求1所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述y方向加载系统(3)包括y方向加载板(33)和两处y方向加载千斤顶(32)，每处所述y方向加载千斤顶(32)均固定在y方向反力架(31)上，所述y方向加载板(33)固定在y方向加载千斤顶(32)的伸出端。

5.根据权利要求1所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述z方向加载系统(4)包括z方向加载板(44)和两处z方向加载千斤顶(42)，每处所述z方向加载千斤顶(42)均固定在z方向反力架(41)上，所述z方向加载板(44)固定在z方向加载千斤顶(42)的伸出端。

6.根据权利要求5所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述z方向加载千斤顶(42)的伸出端固定有若干z方向加载传力板(43)，所述z方向加载板(44)与z方向加载传力板(43)固定连接，所述z方向加载传力板(43)呈直角梯形状。

7.根据权利要求6所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述z方向加载板(44)的四侧均设置有z方向伸缩加载板(45)，所述z方向加载板(44)上设置有安装z方向伸缩加载板(45)的若干滑槽，所述z方向伸缩加载板(45)上设置有与滑槽配合的滑槽部，所述滑槽和滑槽部的横截面均呈等腰梯形。

8.根据权利要求1所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述z方向加载板(44)的中部设置观测开口，所述观测开口上设置有亚克力透明板(46)，所述亚克力透明板(46)通过若干开口螺栓(48)固定在开口上。

9.根据权利要求1所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述底座基础(1)包括有两处底座基础钢板(11)和中部加强隔板(12)，两处底座基础钢板(11)固定在中部加强隔板(12)的上下侧，所述中部加强隔板(12)包括有若干x轴隔板和若干y轴隔板，若干所述x轴隔板和若干y轴隔板形成阵列分布的隔板腔。

10.根据权利要求1所述的用于隧道结构模型的加载试验装置，其特征在于，所述x方向反力架(21)、y方向反力架(31)和z方向反力架(41)为h型钢。

技术总结本技术公开了一种用于隧道结构模型的加载试验装置，包括底座基础，底座基础上固定有两处X方向反力架和两处Y方向反力架，两处X方向反力架和两处Y方向反力架固定连接形成口字形的水平框架，水平框架上固定有两处U形的Z方向反力架；每处X方向反力架上设置有X方向加载系统，每处Y方向反力架设置有Y方向加载系统，每处Z方向反力架上设置有Z方向加载系统。本技术与现有技术相比，本技术可以使用三维加载系统模拟地层荷载；还可以通过控制加载千斤顶的加载值模拟不同的地层荷载值；还可以实现对不同断面形状和大小隧道结构模型的加载。技术研发人员：谢可,林国进,唐协,文丽娜,杨枫,熊雪飞,李长春,杨文波,费虎,陈治宇,郑科受保护的技术使用者：四川川黔高速公路有限公司技术研发日：20231213技术公布日：2024/7/25