[发明专利]一种隧道衬砌模型试验容器

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，特别涉及隧道衬砌模型试验研究用的试验容器。

背景技术

试验容器是隧道衬砌模型试验研究中用来盛围岩和模型的容器，也是试验台的主要受力结构，是得到可靠试验数据的关键结构。容器前侧须开设较大装卸口，便于装填、排放围岩及装拆衬砌模型，也须在开孔处设置安全封门并对其固定，防止施压过程中围岩和模型的外移，还需在安全封门上设置用于传感器线路布置的结构。

现有容器为对称长方体结构，长度和深度较宽度大许多，由前壁、后壁、两个端壁、底座及安全封门组成。前后壁结构一样，均为底板上焊接补强槽钢结构，只是前壁开设有围岩、试验模型等的装卸口及相应的安装固定用的安全封门。端壁及底座均由三根槽钢采用并排螺栓连接而成。端壁与前后壁采用螺栓连接，端壁和底座均在中间槽钢焊接角钢并在容器外侧将二者用螺栓连接起来。底座夹在前后壁间并置于底部承载座上。安全封门压板为木板，外侧采用竖向布置的六根槽钢和容器装卸口边缘穿销进行固定，中间开设圆孔，便于观测衬砌模型及安放测试装置。试验时，在试验容器内居中安放隧道衬砌模型，周边施以围岩，用木板封住装卸口，外侧布置六根加强槽钢压住木板，槽钢端部插上穿销与装卸口周边固定即完成了安全封门的安装。

采用现有试验容器的问题是：前后壁、侧壁、底座三者之间均为直角连接，围岩摩擦阻力大，影响测试精度及试验效果；前后壁补强槽钢型号小，槽钢设置多，壁板厚度小，焊接工作量大，易因焊接变形引起壁板凹凸不平，增加了试验过程中的摩擦阻力，影响测试精度；侧壁和底座各采用三根槽钢并排且用螺栓连接，须对槽钢连接处进行大量钻通孔工作，工作量大，制造成本高；侧壁与底座连接采用自制角钢加螺栓模式连接，须加工角钢及相应螺栓通孔，增加加工量和制造成本。安全封门压板为木板，围岩受垂向力后产生较大横向力向外侧挤压木板，即使外侧加上槽钢加强筋对木板进行压紧补强，但不足以抵抗横向力，造成木板变形，影响测试精度。安装槽钢加强筋时，须多人配合并预压木板，才能插上穿销，安装麻烦。安装穿销时易发生穿销掉落砸伤操作人员，拆卸槽钢时须敲掉穿销，造成穿销变形，不能重复使用，在大的作用力下槽钢和穿销可能发生外蹦，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是提供一种隧道衬砌模型试验容器，使用该容器的制造成本低，结构刚度大，安全可靠，拆装方便，可根据需要将壁体向内侧倾斜一定角度，以减小壁对围岩的摩擦阻力，从而提高测试精度和有效性。

本发明为解决原有结构上的问题，降低制造成本，减小壁体与围岩之间的摩擦阻力，所实施的具体技术方案是：该隧道衬砌模型试验容器，包括由两侧壁螺栓连接前壁和后壁的两端面，底座和安全封门，该容器前壁和后壁形成向内微倾梯形台结构，补强槽钢对称焊接在前壁和后壁的外面，前壁还设置了围岩和模型装卸口；侧壁采用厚钢板，两侧对称设计条形孔，底座为整体厚钢板；该容器底座位于前壁、后壁之间，侧壁位于前壁和后壁端部外侧，它们之间由高强度螺栓连接；安全封门设有两扇大门板，由门轴座和门轴固定在门框上，两扇小门板通过活动门轴座和活动门轴固定在大门板上，每扇门的上部和底部均设有两付固定销套件，背面还设有加强筋；安全封门的压板采用玻璃钢，每扇门板上还设有用观测孔。

前壁和后壁可根据试验需要在1∶50～100间调整内倾斜度。

前后壁板采用厚钢板，选择大型号补强槽钢对称焊接在前后壁上，前壁还设置了围岩、模型装卸口；侧壁采用厚钢板，两侧对称设计条形孔；底座采用整体厚钢板。该容器的前、后壁、底座及侧壁均置于加载机架基座上，底座位于前后壁之间，侧壁位于前后壁端部外侧并用高强度螺栓与前后壁连接起来。安全封门压板采用玻璃钢，装卸口四角布置固定门轴座，大门板和小门板可绕各自转动轴转动，也可用各自的固定销套件与固定销座将其压紧在玻璃钢板并固定在装卸口上。大小门板内侧均有槽型加强筋用于增加门板刚度及压紧玻璃钢板，门板上还设计有用于安装试验设备及观测的孔。

与现有技术相比，本发明的优点有：

厚钢板、大型号槽钢的选取，补强槽钢间距的适当增加，减少了槽钢数量，使得焊接量大大减少，焊接变形小，焊接工艺好，增强了整体刚度，降低了制造成本。

侧壁和底座采用厚钢板，保证了刚度，减小了原槽钢连接孔的加工量。

侧壁设计条形孔可适应试验需要的倾斜角度，降低摩擦力对试验的影响。

封门压板采用玻璃钢，刚度较大，不易变形；透明度高，便于观测；切割容易，加工成本低。