CN110553923A - 一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置及测试方法，包括上板、下板、前侧板、后侧板、左侧板、右侧板及其螺栓紧固装置、膜式压力传感器及传输电缆和测试方法；所述的上板由钢板及其肋部加固工字钢焊接而成；所述下板由钢板及其肋部加固工字钢焊接而成，且带有两个橡胶囊充水孔，充水孔位置可根据被测试橡胶囊充气孔位置调整；所述前侧板由钢板制成，且带有三个观察孔；所述后侧板由钢板制成，且带有三个观察孔；所述左侧板由钢板制成，且带有两个观察孔；所述右侧板由钢板制成，且带有两个观察孔；所述膜式压力传感器布置于内腔边角，紧贴于所述上板、下板，其传输电缆由所述左侧板、右侧板的引线孔引出；所述测试方法包括上述组件的装配及使用方法。本发明可对大体积扁平橡胶囊承压变形能力测试，实时观察橡胶囊变形破坏过程。

Description

一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及岩土工程中土工材料试验测试领域，具体是大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置及测试方法。
背景技术
输水遂洞工程中岩体开挖后，为防止围岩变形或坍塌、渗漏，沿隧洞周边采用钢筋混凝土材料修建永久衬砌结构。输水隧洞中水荷载是衬砌结构承受的主要荷载，它决定了衬砌的型式和尺寸，水荷载又分为内水压力和外水压力两种。在输水隧洞运行期，内水压高于外水压，施加于衬砌上的内壁压力大于外壁压力，内水外渗。隧洞放空检修时，外水压力高于内水压力，施加于衬砌上的外壁压力大于内壁压力，外水内渗。高内水、高外水交互作用下，施加于衬砌的内外压力频繁变化，对衬砌结构的稳定性造成不良影响。为此在衬砌与围岩间布置扁平大面积橡胶囊，通过橡胶囊内部充水受压变形来使得作用于衬砌上的内壁压力和外壁压力基本相等，进而达到衬砌结构稳定所要求的最优环境。此时，橡胶囊承压性能成为该工程方案中衬砌结构是否稳定的关键，但是目前没有大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试的结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力的测试装置及测试方法，同时可通过垫片改变测试装置内部空间尺寸，满足多种不同尺寸橡胶囊的测试要求，解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大面积扁平橡胶囊承压性能测试装置，包括上板，下板，前侧板，后侧板，左侧板，右侧板，膜式压力传感器及传输电缆，前侧板观察孔，后侧板观察孔，左侧板观察孔，右侧板观察孔，充水孔，引线孔，长螺栓，短螺栓；所述上板设置在装置上部；所述下板设置在装置下方；所述左侧板、右侧板分别放置于所述上板、所述下板的长边两侧，用长螺栓穿过所述上板、所述下板、所述左侧板、所述右侧板的螺栓孔，连接锚固；所述前侧板、所述后侧板放置于所述左侧板、所述右侧板之间，用短螺栓穿过所述上板、所述下板、所述前侧板和所述后侧板的螺栓孔，连接锚固；所述膜式压力传感器及传输电缆布置于内腔边角，紧贴于所述上板、所述下板，其传输电缆由所述前侧板、所述后侧板的所述引线孔引出。所述上板、所述下板、所述前侧板、所述后侧板、所述左侧板、所述右侧板通过所述长螺栓、所述短螺栓连接成一组弧形六面体，形成的空腔用来放置被测试橡胶囊。
进一步地，所述上板由钢板制成，单面焊接工字钢做肋，满足抗变形的刚度要求。
进一步地，所述下板由钢板制成，单面焊接工字钢做肋，满足抗变形的刚度要求，同时，钢板留有两个橡胶囊充水孔。
进一步地，所述左侧板、所述右侧板由钢板制成，中部有三个用于观察橡胶囊左右侧边变化的观察孔,观察孔内嵌透明玻璃，由所述长螺栓连接锚固。
进一步地，所述前侧板、所述后侧板由钢板制成，中部有两个用于观察橡胶囊前后侧边变化的观察孔,观察孔内嵌透明玻璃，对角预留所述引线孔，以便膜式压力传感器传输电缆由此穿出，所述前侧板、所述后侧板由所述长螺栓分别与所述上板、所述下板连接锚固。
本发明还提供了一种可进行大面积扁平橡胶囊变形能力测试装置的测试方法，包括以下测试步骤：
步骤1：将被测试橡胶囊放置于上板与下板之间，将膜式压力传感器及传输电缆粘贴于上板、下板橡胶囊的角处，橡胶囊充水孔穿过下板预留的充水孔；
步骤2：前侧板、后侧板置于两端，膜式压力传感器及传输电缆传输电缆由引线孔穿出，分别用短螺栓与上板、下板的工字钢的螺栓孔连接锚固；
步骤3：左侧板、右侧板置于两侧，分别用长螺栓穿过上板(1)、下板的工字钢的螺栓孔连接锚固；
步骤4：通过下板的充水孔进行加压，按要求进行测试。
步骤5：测试开始后，通过前侧板观察孔、后侧板观察孔、左侧板观察孔和右侧板观察孔观察橡胶囊四周侧边变化情况，记录膜式压力传感器测值，跟踪橡胶囊四角薄弱环节压力值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单、设计合理、测试高效；本发明可以对大面积扁平橡胶囊承压变形性能进行测试，保证用于衬砌结构中的橡胶囊承压变形能力，降低了衬砌结构在高内水、高外水交换作用下破坏的风险。
附图说明
图1为本发明中测试装置装配后整体图。
图2为本发明中测试装置装配后整体前视图。
图3为本发明中测试装置装配后整体右视图。
图4为本发明中测试装置装配后整体左视图。
图5为本发明中测试装置装配后整体俯视图。
图6为本发明中测试装置除上板外装配后整体图。
图7为本发明中上板、下板相对位置示意图。
图8为本发明中下板俯视图。
图9为本发明中前侧板、后侧板相对位置示意图。
图10为本发明中后侧板前视图。
图11为本发明中下板、右侧板、后侧板装配后整体图。
图12为本发明中装置整体剖面图。
其中，1-上板；2-下板；3-前侧板；4-后侧板；5-左侧板；6-右侧板；7-膜式压力传感器及传输电缆；8-前侧板观察孔；9-后侧板观察孔；10-左侧板观察孔；11-右侧板观察孔；12-充水孔；13-引线孔；14-长螺栓；15-短螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应该了解，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-12所示的一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置，包括1-上板，2-下板，3-前侧板，4-后侧板，5-左侧板，6-右侧板，7-膜式压力传感器及传输电缆，8-前侧板观察孔，9-后侧板观察孔，10-左侧板观察孔，11-右侧板观察孔，12-充水孔，13-引线孔，14-长螺栓，15短螺栓；上板1、下板2如图7所示相对放置，被测试橡胶囊置于中间，被测试橡胶囊的充水孔从下板2的充水孔12穿过；前侧板3、后侧板4如图5所示置于上板1、下板2的两端，用短螺栓15穿过螺栓孔连接锚固；膜式压力传感器及传输电缆7如图11所示对称粘贴于上板1、下板2角处，其传输电缆由引线孔13引出；左侧板5、右侧板6如图5所示置于上板1、下板2两侧，用长螺栓14穿过螺栓孔连接锚固。上板1、下板2、前侧板3、后侧板4、左侧板5和右侧板6所形成的的空腔，可根据被测试橡胶囊的体积用垫片进行调整，满足多尺寸橡胶囊测试的需要。
上述的一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置的测试方法，包括以下测试步骤：
步骤1：将被测试橡胶囊放置于上板1与下板2之间，将膜式压力传感器及传输电缆7粘贴于上板1、下板2橡胶囊的角处，橡胶囊充水孔穿过下板2预留的充水孔12；
步骤2：前侧板3、后侧板4置于两端，膜式压力传感器及传输电缆7传输电缆由引线孔13穿出，分别用短螺栓15与上板1、下板2的工字钢的螺栓孔连接锚固；
步骤3：左侧板5、右侧板6置于两侧，分别用长螺栓14穿过上板1、下板2的工字钢的螺栓孔连接锚固；
步骤4：通过下板2的充水孔12进行加压，按要求进行测试。
步骤5：测试开始后，通过前侧板观察孔8、后侧板观察孔9、左侧板观察孔10和右侧板观察孔11观察橡胶囊四周侧边变化情况，记录膜式压力传感器10测值，跟踪橡胶囊四角薄弱环节压力值。
显然，本发明不限于上述实施例的细节。上述实施例应被视为是示范性的，而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求限定，且包括落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化。权利要求中的任何附图标记不应被视为对所涉及的权利要求具有限制性。
此外，本说明书应被视为一个整体，上述实施方式并非本发明唯一的独立技术方案，实施例中的技术方案可经适当组合调整，形成本领域技术人员可理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置，包括上板(1)、下板(2)、前侧板(3)、后侧板(4)、左侧板(5)、右侧板(6)、膜式压力传感器及传输电缆(7)、前侧板观察孔(8)、后侧板观察孔(9)、左侧板观察孔(10)、右侧板观察孔(11)、充水孔(12)、引线孔(13)、长螺栓(14)和短螺栓(15)，其特征在于：上板(1)与下板(2)相对放置，被测试橡胶囊置于中间，被测试橡胶囊的充水孔从下板(2)的充水孔(12)穿过；前侧板(3)、后侧板(4)置于上板(1)和下板(2)的两端，用短螺栓(15)穿过螺栓孔锚固连接；左侧板(5)、右侧板(6)置于上板(1)和下板(2)两侧，用长螺栓(14)穿过螺栓孔锚固连接；膜式压力传感器及传输电缆(7)布置于上板(1)和下板(2)内侧，紧贴于上板(1)、下板(2)，传输电缆由前侧板(3)和后侧板(4)的引线孔(13)引出；上板(1)、下板(2)、前侧板(3)、后侧板(4)、左侧板(5)和右侧板(6)形成有空腔。
2.根据权利1所述的大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置，其特征在于，所述上板(1)、下板(2)由钢板制成，上板(1)、下板(2)包括单侧焊接工字钢肋，下板(2)预留有充水孔(12)。
3.根据权利1所述的大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置，其特征在于，所述左侧板(5)、右侧板(6)由钢板制成，中部分别设有用于观察橡胶囊左右侧边变化的左侧板观察孔(10)和右侧板观察孔(11),左侧板观察孔(10)、右侧板观察孔(11)内嵌透明玻璃，左侧板观察孔(10)、右侧板观察孔(11)由长螺栓(14)连接固定。
4.根据权利1所述的大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置，其特征在于，所述前侧板(3)、后侧板(4)由钢板制成，中部分别设有用于观察橡胶囊前后侧边变化的前侧板观察孔(8)和后侧板观察孔(9)，前侧板观察孔(8)、后侧板观察孔(9)内嵌透明玻璃，前侧板观察孔(8)、后侧板观察孔(9)由短螺栓(15)分别与上板(1)、下板(2)连接固定。
5.一种如权利1-4任一所述的一种大面积扁平橡胶囊承压变形能力测试装置，其特征在于，包括以下测试步骤：
步骤1：将被测试橡胶囊放置于上板(1)与下板(2)之间，将膜式压力传感器及传输电缆(7)粘贴于上板(1)、下板(2)橡胶囊的角处，橡胶囊充水孔穿过下板(2)预留的充水孔(12)；
步骤2：前侧板(3)、后侧板(4)置于两端，膜式压力传感器及传输电缆(7)传输电缆由引线孔(13)穿出，分别用短螺栓(15)与上板(1)、下板(2)的工字钢的螺栓孔连接锚固；
步骤3：左侧板(5)、右侧板(6)置于两侧，分别用长螺栓(14)穿过上板(1)、下板(2)的工字钢的螺栓孔连接锚固；
步骤4：通过下板(2)的充水孔(12)进行加压，按要求进行测试。
步骤5：测试开始后，通过前侧板观察孔(8)、后侧板观察孔(9)、左侧板观察孔(10)和右侧板观察孔(11)观察橡胶囊四周侧边变化情况，记录膜式压力传感器(10)测值，跟踪橡胶囊四角薄弱环节压力值。
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