[发明专利]装配式衬砌管片连接螺栓疲劳损伤模型试验平台及方法

说明书

本发明实施例提供了一种装配式衬砌管片连接螺栓疲劳损伤模型试验平台，包括：脉冲发生电路、泵站、电磁换向阀、油缸和试件安装平台支架；所述脉冲发生电路的输出端与电磁阀换向阀的动作信号输入端连接，所述泵站与电磁换向阀输入端连接，所述电磁换向阀输出端与油缸连接，所述油缸与管片试件相连，所述试件安装平台支架用于固定管片试件，限制管片试件在水平和竖直方向上的位移。本发明提供了一种模型试验平台及方法，来研究“拉‑压”循环气动荷载作用下隧道装配式衬砌螺栓结构受力变化特点以及其疲劳损伤机理，从而对基于气动荷载谱下的装配式衬砌结构整体与螺栓疲劳损伤寿命进行预测。

技术领域

本发明涉及高速铁路隧道装配式衬砌技术领域，尤其涉及一种装配式衬砌管片连接螺栓疲劳损伤模型试验平台及方法。

背景技术

随着我国高速铁路技术的继续向前发展，更高速度的高速列车的制造，高速列车进入隧道产生的空气动力学效应将会将更加剧烈，这种效应不仅会对乘客的耳膜产生不适，而且还会对在隧道内的工作人员带来安全隐患，同时也会对隧道内的衬砌结构和设备产生气动波动压力影响。尤其当高速铁路隧道采用装配式衬砌结构时，装配式衬砌表面出现两种情况，一是表面凹凸不平、二是由于采取的是管片拼装的形式，装配式衬砌隧道出现很多拼装缝，特别是在拼装管理不到位的情况下，可能会出现管片错台现象。上述情况都会导致高速列车进入隧道产生的空气动力学效应更加复杂。由于气动荷载对管片的长期的(按目前高速铁路隧道衬砌100年寿命计算)拉压作用，导致管片连接部件的螺栓极容易出现疲劳损伤而失效，并最终导致整个衬砌结构失稳而产生极大的安全隐患，危及列车行车安全及旅客生命安全。因此，高速铁路隧道如果采取装配式衬砌，就要考虑气动效应对衬砌结构的疲劳损伤的影响。在装配式衬砌结构中，由于拼装管片整体上的强度及刚度远大于螺栓的强度及刚度，因此，在受到高速列车进入装配式衬砌隧道产生的气动荷载作用下，首先应考虑管片连接螺栓的疲劳损伤及失效问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种装配式衬砌管片连接螺栓疲劳损伤模型试验平台及方法，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种装配式衬砌管片连接螺栓疲劳损伤模型试验平台，包括：脉冲发生电路、泵站、电磁换向阀、油缸和试件安装平台支架；

所述脉冲发生电路的输出端与电磁阀换向阀的动作信号输入端连接，所述泵站与电磁换向阀输入端连接，所述电磁换向阀输出端与油缸连接，所述油缸与管片试件相连，所述试件安装平台支架用于固定管片试件，限制管片试件在水平和竖直方向上的位移。

优选地，所述试件安装平台支架用于固定相邻两块管片试件，所述两块管片试件之间通过螺栓连接；

所述油缸用于对相邻两块管片试件施加交变拉压荷载，即模拟气动荷载；

所述脉冲发生电路输出周期性方波驱动电磁换向阀换向。

优选地，所述试验平台还包括：压力表、电机、油箱和溢流阀，所述溢流阀的输入端与泵站连接，所述溢流阀的输出端与油箱连接，所述油缸对管片试件的最大荷载由所述溢流阀调定。

一种使用所述的平台的试验方法，包括以下步骤：

S1、安装试验装配式衬砌管片，将相邻的管片试件通过螺栓连接并进行试件安装质量检测，各项尺寸偏差和使用性能应达到相关标准规定的合格要求指标；

S2、若试件合格，将管片试件固定在试件安装平台支架上，确保油缸活塞杆与管片试件直接触；

S3、通过控制泵站的输出油液量来控制油缸活塞杆的伸缩速度由低到高，驱动油缸活塞杆对管片试件施加拉压荷载，使得相邻管片试件之间的连接螺栓受力，同时记录时间；

S4、进行多组实验，每组试验循环多次，达到预设循环次数后，停机检查管片试件连接螺栓的状况，并做好记录。