用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置及其使用方法。該裝置主要包括前推力架、后推力架、反力架、油缸及滑動裝置。后推力架與前推力架通過螺栓相連，后推力架上設置可活動的承壓板以及相應的插銷鎖。油缸缸體中部位置及油缸缸蓋位置處分別設置傳力凸臺。不同位置的傳力凸臺和承壓板配合使用，保證盾構能夠連續推進，且在較小空間范圍內為盾構模型掘進提供更長行程。推力架滑座和油缸支撐座在軌道梁上可定向自由滑動，保證推力系統沿直線推進，為盾構模型掘進提供定向推力。該裝置可為室內盾構模型試驗提供一種具有可變行程的定向始發反力，為盾構模型掘進試驗創造始發和后續推進反力條件。
【專利說明】
用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置及其使用方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于室內模型試驗反力傳遞裝置，尤其適用于為室內盾構模型試驗始發提供反力的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置。本發明還涉及該用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置的使用方法。
【背景技術】
[0002]模型試驗是盾構隧道相關研究工作的一種重要手段。國內外學者基于相似理論提出一些簡化的室內盾構模型試驗系統。為滿足盾構模型試驗需要，國內學者提出了一些盾構反力系統。專利CN 103256056 A提出了一種能實現反力自平衡的盾構模型機始發裝置，但盾構模型可推進的行程偏小，盾構模型底部的導軌為輪軌，試驗時盾構模型姿態容易發生變化。專利CN 103035163 A提出一種盾構試驗機支撐及反力推進裝置，但同樣存在盾構模型推進行程偏小，且盾構模型上無姿態約束，在單一液壓推進時容易形成偏心力，導致盾構上漂或栽頭。
[0003]既有的盾構室內試驗系統，一般是由盾構模型尾部加裝的I?4個液壓千斤頂來為盾構推進提供反力。由于液壓千斤頂數目較少，試驗過程中往往由于千斤頂間不協調，各千斤頂間推力值變化不同步，造成對盾構模型的頂推力有較大偏心，進而造成盾構模型姿態變化，影響模型試驗結果。同時，受尺寸和場地限制，這些盾構模型反力傳遞設備不能模擬盾構始發，且受限于反力架的不可移動性以及油缸的長度，盾構模型可以推進的行程往往偏小，無法實現盾構模型連續掘進試驗。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種具有可變行程的定向始發反力傳遞的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置。
[0005]本發明所要解決的第二個技術問題是提供該用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置的使用方法。
[0006]為了解決第一個技術問題，本發明提供的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，反力架上安裝有軌道梁，前推力架和后推力架之間固定連接，所述的前推力架與盾構模型固定連接，所述的后推力架的底部設有推力架滑座，后推力架的兩側預留有孔洞，油缸穿過所述的后推力架的孔洞，所述的油缸的油缸活塞桿固定連接在所述的反力架上，所述的油缸的缸體安裝有油缸支撐座，所述的油缸支撐座和所述的推力架滑座共同安裝于所述的軌道梁上并能在軌道梁上定向自由滑動，所述的油缸上設有油缸前端傳力凸臺和油缸中部傳力凸臺，所述的后推力架背離前所述的推力架的一側設置有卡槽，包括能插入到所述的卡槽內的承壓板，所述的承壓板插入到所述的卡槽時，所述的承壓板能擋住所述的油缸上的所述的油缸前端傳力凸臺和油缸中部傳力凸臺通過所述的后推力架上的孔洞。
[0007]所述的卡槽上設有插銷鎖，所述的承壓板上設有容納所述的插銷鎖插入的插銷鎖插口。
[0008]所述的承壓板上設有承壓板把手。
[0009]所述的推力架滑座下方設有彎鉤，所述的彎鉤勾住所述的軌道梁的翼緣。
[0010]所述的后推力架上設有吊耳。
[0011]所述的反力架用螺栓固定在地面，地面澆筑有為所述的反力架提供水平向支撐力的預制混凝土臺。
[0012]所述的前推力架的環板直徑略小于所述的盾構模型，所述的前推力架嵌入所述的盾構模型固定連接。
[0013]所述的前推力架和所述的后推力架用螺栓連接。
[0014]為了解決上述第二個技術問題，本發明提供的使用用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置的方法，盾構開始推進時，油缸的油缸前端傳力凸臺先抵住承壓板，油缸加壓推進，在油缸推進一定行程后，拔移承壓板使其處于非工作狀態，同時油缸泄壓，缸體回縮，將承壓板抵住油缸上的油缸中部傳力凸臺，油缸繼續加壓推進;若試驗仍需更大行程，同樣在油缸泄壓后退后在承壓板與油缸上的油缸中部傳力凸臺間加設支撐并繼續推進。
[0015]拔移時承壓板用相應插銷鎖固定承壓板使承壓板處于非工作狀態。
[0016]采用上述技術方案的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置及其使用方法，前推力架和后推力架通過螺栓連接。前推力架用鋼制環板與筋板焊接而成，與盾構模型接觸側環板外徑略小于盾構模型內壁直徑，保證前推力架能嵌入盾構模型中，與盾構模型直接接觸。在提供后推力的同時，前推力架能夠為盾構模型尾部提供約束，限制盾構模型盾尾姿態變化。
[0017]后推力架為類橢形構造，長軸兩端可穿過油缸及油缸上的油缸前端傳力凸臺和油缸中部傳力凸臺，并在該位置處設置可活動的承壓板以及相應的插銷鎖。插銷鎖用于固定承壓板，保證其處于工作或非工作狀態不變動。當承壓板處于工作狀態時，油缸缸體上的油缸前端傳力凸臺或油缸中部傳力凸臺抵住承壓板，油缸通過承壓板推動后推力架;承壓板不工作時，油缸缸體及油缸前端傳力凸臺和油缸中部傳力凸臺可毫無阻礙的通過后推力架。盾構開始推進時，油缸上的油缸前端傳力凸臺先抵住承壓板，油缸加壓推進，在油缸推進一定行程后，拔移承壓板并用相應插銷鎖固定，同時油缸泄壓，缸體回縮，后推力架固定不動，松開插銷鎖并將承壓板抵住油缸的油缸中部傳力凸臺，油缸繼續加壓推進。后推力架上設吊耳，方便吊裝。
[0018]反力架為鋼制框架結構，底部用螺栓固定，防止反力架傾覆。地面設有預制混凝土臺，預制混凝土臺抵住反力架，為反力架提供水平支撐力。整個反力架結構滿足結構力學要求。
[0019]油缸的筒體穿過后推力架長軸兩端。油缸支撐座用螺栓固定于油缸筒底，并支撐于反力架軌道梁上。油缸活塞桿用螺栓固定在反力架上。分別在油缸缸筒中部位置和缸蓋位置處，焊制油缸前端傳力凸臺和油缸中部傳力凸臺。油缸頂進時，活塞桿隨反力架固定不動，而油缸缸筒往前移動，通過油缸筒體上的油缸前端傳力凸臺或油缸中部傳力凸臺推動后推力架。
[0020]反力架上設置工字鋼軌道梁，油缸支撐座和推力架滑座可在軌道梁上定向自由滑動，推力架滑座下設彎鉤勾住軌道梁的翼緣，使推力架穩定不傾覆，保證反力系統為盾構模型提供定向反力。
[0021]本發明的特點在于實現較小空間內為室內盾構模型提供一種用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置及其使用方法。通過油缸支撐座和推力架滑座在固定的軌道梁上定向滑動，保證輸出反力定向。通過油缸前端傳力凸臺、油缸中部傳力凸臺和可移動承壓板及配套插銷鎖，能夠為盾構模型試驗提供可變推進行程，保證盾構模型可連續推進。采用本發明旨在為盾構模型掘進試驗掘進創造始發和后續推進條件。
[0022]綜上所述，本發明是一種具有可變行程的定向始發反力傳遞的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置及其使用方法。
【附圖說明】
[0023]圖1是始發反力傳遞裝置總圖。
[0024]圖2是前推力架構件布置圖。
[0025]圖3是后推力架構件布置圖。
[0026]圖4是油缸支撐座構件布置圖。
[0027]圖5是插銷鎖構件布置圖。
[0028]圖6是承壓板構件布置圖。
[0029]圖中，1-盾構模型，2-前推力架，3-后推力架，4-反力架，5-油缸，6_油缸前端傳力凸臺，7-承壓板，8-插銷鎖，9-油缸支撐座，10-軌道梁，11-推力架滑座，12-預制混凝土臺，13-油缸活塞桿，14-螺栓，15-反力架固定座，16-吊耳，17-卡槽，18-油缸支撐座滾筒，19-油缸支撐座固定座，20-承壓板把手，21-插銷鎖插口，22-油缸中部傳力凸臺，23-彎鉤。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖所示實例對本發明作進一步的說明。
[0031]如圖1所示，反力架4用螺栓14固定在地面，防止反力架傾覆，同時地面澆筑有預制混凝土臺12，為反力架4提供水平向支撐力。反力架4上安裝軌道梁10。
[0032]如圖1及圖4所示，反力傳遞裝置位于盾構模型I后方，反力架4置于地面，油缸活塞桿13用螺栓固定在反力架4上，前推力架2和后推力架3用螺栓連接，油缸5穿過后推力架3，油缸5底部安裝的油缸支撐座9和后推力架3上的推力架滑座11共同安裝于反力架4上的軌道梁10上，并可在軌道梁10上定向自由滑動。
[0033]如圖1、圖2和圖3所示，前推力架2環板直徑略小于盾構模型I，前推力架2能嵌入盾構模型I，在提供后推力的同時，限制盾構模型I的盾尾姿態變化。前推力架2和后推力架3用螺栓連接，后推力架3上設吊耳16，方便吊裝。后推力架3長軸兩側預留孔洞，保證油缸5及設在油缸5上的油缸前端傳力凸臺6和油缸中部傳力凸臺22能夠恰好通過。后推力架3背離前推力架2的一側設置有卡槽17，以便于承壓板7插入。后推力架3長軸正下方對稱設有推力架滑座11。推力架滑座11下方設有彎鉤23，以便勾住軌道梁10的翼緣，防止推力系統傾覆。
[0034]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，盾構開始推進時，油缸5的油缸前端傳力凸臺6先抵住承壓板7，油缸5加壓推進，在油缸5推進一定行程后，拔移承壓板7使其處于非工作狀態，并用相應插銷鎖8固定，同時油缸5泄壓，缸體回縮，解開插銷鎖8將承壓板7抵住油缸5上的油缸中部傳力凸臺22，油缸5繼續加壓推進。若試驗仍需更大行程，同樣在油缸5泄壓后退后在承壓板7與油缸5上的油缸中部傳力凸臺22間加設支撐并繼續推進。通過這樣的設計，保證盾構模型I能夠連續推進，且在較小空間范圍內為盾構模型I推進提供更長行程。
[0035]上述實例說明本發明的原理和實施方式，沒有對其具體尺寸和參數進行限制，研發人員只需根據力學原理并針對具體試驗需求進行設計。本發明可為室內盾構模型試驗提供一種具有可變行程的定向始發反力傳遞模擬裝置及方法。
【主權項】
1.一種用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:反力架(4)上安裝有軌道梁(10)，前推力架(2)和后推力架(3)之間固定連接，所述的前推力架(2)與盾構模型(I)固定連接，所述的后推力架(3)的底部設有推力架滑座(11)，后推力架(3)的兩側預留有孔洞，油缸(5)穿過所述的后推力架(3)的孔洞，所述的油缸(5)的油缸活塞桿(13)固定連接在所述的反力架(4)上，所述的油缸(5)的缸體安裝有油缸支撐座(9)，所述的油缸支撐座(9)和所述的推力架滑座(11)共同安裝于所述的軌道梁(10)上并能在所述的軌道梁(10)上定向自由滑動，所述的油缸(5)上設有油缸前端傳力凸臺(6)和油缸中部傳力凸臺(22)，所述的后推力架(3)背離前所述的推力架(2)的一側設置有卡槽(17)，包括能插入到所述的卡槽(17)內的承壓板(7)，所述的承壓板(7)插入到所述的卡槽(17)時，所述的承壓板(7)能擋住所述的油缸(5)上的所述的油缸前端傳力凸臺(6)和油缸中部傳力凸臺(22)通過所述的后推力架(3)上的孔洞。2.根據權利要求1所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的卡槽(17)上設有插銷鎖(8)，所述的承壓板(7)上設有容納所述的插銷鎖(8)插入的插銷鎖插口(21)。3.根據權利要求1或2所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的承壓板(7)上設有承壓板把手(20)。4.根據權利要求1或2所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的推力架滑座(11)下方設有彎鉤(23)，所述的彎鉤(23)勾住所述的軌道梁(10)的翼緣。5.根據權利要求1或2所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的后推力架(3)上設有吊耳(16)。6.根據權利要求1或2所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的反力架(4)用螺栓(14)固定在地面，地面澆筑有為所述的反力架(4)提供水平向支撐力的預制混凝土臺(12)。7.根據權利要求1或2所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的前推力架(2)的環板直徑略小于所述的盾構模型(I)，所述的前推力架(2)嵌入所述的盾構模型(I)固定連接。8.根據權利要求1或2所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置，其特征是:所述的前推力架(2)和所述的后推力架(3)用螺栓連接。9.使用權利要求1所述的用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置的方法，其特征是:盾構開始推進時，油缸的油缸前端傳力凸臺先抵住承壓板，油缸加壓推進，在油缸推進一定行程后，拔移承壓板使其處于非工作狀態，同時油缸泄壓，缸體回縮，將承壓板抵住油缸上的油缸中部傳力凸臺，油缸繼續加壓推進;若試驗仍需更大行程，同樣在油缸泄壓后退后在承壓板與油缸上的油缸中部傳力凸臺間加設支撐并繼續推進。10.根據權利要求9所述的使用用于室內盾構模型試驗始發反力傳遞裝置的方法，其特征是:拔移時承壓板用相應插銷鎖固定承壓板使承壓板處于非工作狀態。
【文檔編號】G01M99/00GK105841986SQ201610181830
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】王樹英, 陽軍生, 樊祥喜, 傅金陽, 何衛, 瞿同明
【申請人】中南大學