[发明专利]一种基于大桥沉管隧道模型三维加载试验平台及试验方法

权利要求书

1.一种基于大桥沉管隧道模型三维加载试验平台，其特征在于：包括梁板式筏基、液压加载系统、计算机控制系统、型钢反力架、扶壁式挡土墙和反力墙；

所述梁板式筏基留有固定液压千斤顶基座的螺栓孔以及型钢反力架地锚孔；

所述液压加载系统包括垂向加载系统、水平加载系统和与沉管隧道斜边垂直加载系统，垂向加载系统包括液压千斤顶组阵列布置在隧道顶板上实现垂直向下加载和隧道底板下实现垂直向上加载，水平加载系统包括液压千斤顶组阵列布置在左右两侧墙上实现水平加载，垂直加载系统包括液压千斤顶组阵列布置在隧道两侧斜边上实现隧道斜边加载，所有的液压千斤顶通过计算机系统组合控制实现隧道在不同工况下的三维加载或平面加载；

所述沉管隧道外部阵列布置有型钢反力架组共11个，其包括柱、斜梁和顶梁，柱通过地锚固定在梁板式筏基上，斜梁与柱和顶梁连接；

所述扶壁式挡土墙底板留有与梁板式筏基固定的螺栓孔，墙上留有与隧道截面形状一致的螺栓孔固定有效的隧道节段接头；所述中反力墙留有与隧道截面形状一致的螺栓孔固定有效的隧道节段接头。

2.根据权利要求1所述的一种基于大桥沉管隧道模型三维加载试验平台，其特征在于：所述隧道顶板上的液压千斤顶组共为66个，左右两斜墙液压千斤顶组各为11个，左右两侧墙液压千斤顶组各为11个，隧道底板下液压千斤顶组共为88个，所有198个液压千斤顶通过计算机系统组合控制对隧道进行三维加载或平面加载，每个液压千斤顶与隧道之间都通过半球体传递力，实现不同工况下力总垂直于隧道面加载。

3.根据权利要求2所述的一种基于大桥沉管隧道模型三维加载试验平台，其特征在于：所述液压千斤顶的钢方柱体中间留有比液压千斤顶外壳直径稍大的圆柱孔，液压千斤顶基座底部并留有液压千斤顶液压油管走线孔，液压千斤顶基座底部四角留有与梁板式筏基相对应的螺栓孔，用于固定液压千斤顶。

4.根据权利要求1所述的一种基于大桥沉管隧道模型三维加载试验平台，其特征在于：所述型钢反力架柱的斜梁角度与隧道斜墙一致，其两端用钢垫板通过高强螺栓与柱、顶梁固定或采用焊接连接。

5.一种使用权利要求1-4中任一项所述的维加载试验平台进行试验的方法，包括以下步骤：

(1)根据沉管隧道试验模型和荷载大小，确定三维加载试验平台合理尺寸；

(2)按沉管隧道试验模型大小布置合适的液压千斤顶基座组，液压千斤顶组放置在基座上，油管通过基座底部留有的走线孔布线并串联；以此为基础在上浇筑沉管隧道试验模型，两段接头为管节接头，两端自由段为节段接头；隧道两端自由端留有一定间距处分别有反力墙和扶壁式挡土墙，后制作有效的节段接头，分别固定在反力墙与扶壁式挡土墙上，有效节段接头与反力墙、挡土墙之间留有可更换接头空间的垫块连接；

(3)在沉管隧道外部阵列布置型钢反力架组，型钢反力架柱底部通过锚杆固定在梁板式筏基上，斜梁角度与隧道斜墙一致，其两端用钢垫板通过高强螺栓与柱、顶梁固定或采用焊接连接；在隧道左右两侧墙上阵列布置液压千斤顶组，液压千斤顶通过锚板与锚杆固定在型钢反力架柱上两侧油管串联在一起；在隧道两侧斜边上阵列布置液压千斤顶组，液压千斤顶通过锚板与锚杆固定在型钢反力架斜梁上两侧油管串联在一起；在隧道顶板上阵列布置液压千斤顶组，液压千斤顶通过锚板与锚杆固定在型钢反力架顶梁上油管串联；

(4)液压千斤顶组通过计算机系统组合控制对隧道进行三维加载或平面加载，每个液压千斤顶与隧道之间都垫有半球体。

(5)根据模拟试验所需工况要求进行加载。