一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型、模具及方法技术

本发明专利技术提供一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型、模具及方法，采用在底座上连接外模组件，通过底座、外模组件和中模组件共同形成第一环向封闭的型腔，该型腔用于制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构；通过外模组件、内模组件、肋梁组件与底座共同形成第二环向封闭的型腔，该型腔用于制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构，最终形成通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型，弥补了关于现有研究成果中对通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构相似模型制作技术的欠缺与不足，采用本模具制作的模型能够为相关通透肋式连拱隧道模型试验提供技术基础；本模具结构稳定，可靠性强，具有良好的推广应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型、模具及方法


[0001]本专利技术属于新型浅埋傍山类型隧道结构模型试验领域，具体涉及一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型、模具及方法。

技术介绍

[0002]某些地区的开发过程中，在山区沿河谷、山谷建设浅埋傍山类型隧道比重较大，其浅埋傍山隧道建设技术标新立异，为了更好实现工程安全建设与自然环境保护协调的技术难题，提出一种全新的隧道结构——通透肋式连拱隧道结构，通透肋式连拱隧道是一种全新的半明半暗、肋式拱梁异型隧道结构型式，该新型隧道适应山区陡峭地形、通风采光效果好，节能环保等优点。
[0003]通透肋式连拱隧道结构形式比较复杂，现有技术研究中，对于其中隔墙、肋梁结构的受力规律，以及衬砌背后的受力规律、存在空洞和衬砌结构的开裂等问题，缺乏成熟的理论依据。其中进行通透肋式连拱复合式衬砌结构隧道相似模型试验是对于其工程结构设计和理论研究的重要手段之一，在现有技术研究中存在不足：(1)现有多数是浇筑制作单层衬砌或复合式衬砌结构的传统对称或非对称连拱隧道缩尺模型进行试验理论研究，而对于通透肋式连拱隧道结构缩尺模型试验理论研究还比较缺少，对于通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的成型过程将初期支护与二次衬砌分开浇筑成型的模型制作研究还存在欠缺与不足；(2)肋梁结构作为通透肋式连拱隧道结构重要组成结构之一，研究其肋梁结构的受力性能尤其重要，而现有研究中，还没有关于进行通透肋式连拱隧道相关的模型试验研究成果，致使缺乏对其衬砌、肋梁和中隔墙等重要结构部位的开裂机理与受力性能研究，缺乏理论依据；(3)以往研究中，模具的制作材料大多为钢材，而对于小尺寸隧道模型模具不易加工制作，精度不够，制作成本高，且成型后拆模困难。
[0004]由此可见，针对通透肋式连拱复合式衬砌结构隧道模型的试验，由于缺少通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构以及包含肋梁的结构模型，导致无法针对通透肋式连拱复合式衬砌结构隧道进行有效研究。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型、模具及方法，采用本模具能够制作出通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构以及包含肋梁的结构模型，采用本结构模型能够针对通透肋式连拱复合式衬砌结构隧道进行有效研究。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，包括底座，所述底座上连接有外模组件；
[0008]当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构时，所述外模组件内侧插设有中模组件，所述中模组件与所述底座相连；所述底座、所述外模组件和所述中模组件共同形成第一环向封闭的型腔；
[0009]当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构时，所述外模组件内侧插设有与所述底座相连的内模组件，所述内模组件连接有肋梁组件；所述肋梁组件的弧形外侧与所述外模组件相连，弧形内侧与所述内模组件相连，底部连接在所述底座上；所述外模组件、所述内模组件、所述肋梁组件与所述底座共同形成第二环向封闭的型腔。
[0010]进一步地，所述外模组件包括依次相连的第一外模拼装块、第二外模拼装块、第三外模拼装块、第四外模拼装块、第五外模拼装块、第六外模拼装块、第七外模拼装块、第八外模拼装块、第九外模拼装块、第十外模拼装块、第十一外模拼装块和第十二外模拼装块；所述第一外模拼装块与所述肋梁组件的弧形外侧一端相连；所述第十二外模拼装块与所述肋梁组件的弧形外侧另一端相连；
[0011]所述外模组件的外壁上开设有燕尾榫凹槽，所述燕尾榫凹槽内插设有与其配合的燕尾榫。
[0012]进一步地，所述中模组件包括依次相连的第一中模拼装块、第二中模拼装块、第三中模拼装块、第四中模拼装块、第五中模拼装块以及依次相连的第六中模拼装块、第七中模拼装块、第八中模拼装块、第九中模拼装块、第十中模拼装块和第十一中模拼装块。
[0013]进一步地，所述内模组件包括依次相连的第一内模拼装块、第二内模拼装块、第三内模拼装块和第四内模拼装块以及依次相连的第五内模拼装块、第六内模拼装块、第七内模拼装块和第八内模拼装块；所述外模组件的外壁上、所述中模组件的内壁和所述内模组件的内壁均设置有提手；
[0014]所述外模组件、所述中模组件与所述内模组件的环形周向上均设置有限位固定卡块，配合设置有固定卡槽，用于将所述外模组件和所述中模组件锁紧以及将所述外模组件和所述内模组件锁紧；
[0015]所述外模组件的外侧、所述中模组件与所述内模组件的内侧均设置有垂直固定块。
[0016]进一步地，所述肋梁组件包括第一榀肋梁顶部盖板、第二榀肋梁顶部盖板、第三榀肋梁顶部盖板、第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板、第四支撑板、第一一体式拼装块、第二一体式拼装块、第三一体式拼装块和第四一体式拼装块；所述第三一体式拼装块和所述第四一体式拼装块均插设在所述底座上；所述第三榀肋梁顶部盖板连接在所述第三一体式拼装块和所述第四一体式拼装块上；所述第三支撑板和所述第四支撑板连接在所述第三榀肋梁顶部盖板的左右两端，所述第二一体式拼装块连接在所述第三支撑板和所述第四支撑板上，所述第二一体式拼装块上方与所述第二榀肋梁顶部盖板相连；所述第一支撑板与所述第二支撑板连接在所述第二榀肋梁顶部盖板的左右两端；所述第一一体式拼装块连接在所述第一支撑板与所述第二支撑板上方，所述第一一体式拼装块顶部开设有盖板预留孔，所述第一榀肋梁顶部盖板开设有拼装块预留孔，所述第一一体式拼装块通过所述盖板预留孔和所述拼装块预留孔与所述第一榀肋梁顶部盖板相连。
[0017]进一步地，所述底座开设有外凹槽和内凹槽；所述外模组件嵌入连接在所述外凹槽中；当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构时，所述中模组件内嵌连接在所述内凹槽中；当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构时，所述内模组件和所述肋梁组件内嵌连接在所述内凹槽中。
[0018]一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的制作方法，基于上述一种通透肋式
连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，包括：
[0019]S1：组装外模组件和中模组件，并依次固定在底座上，在第一环向封闭的型腔内安装第一钢丝网组件；
[0020]S2：向第一环向封闭的型腔内浇筑填充物形成初凝结构，将初凝结构恒温养护，形成通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构；
[0021]S3：拆除中模组件；
[0022]S4：组装内模组件和肋梁组件，并依次固定在底座上，在第二环向封闭的型腔内安装第二钢丝网组件；
[0023]S5：向第二环向封闭的型腔内浇筑填充物形成二次衬砌结构，将二次衬砌结构恒温养护，形成通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构；
[0024]S6：依次拆除肋梁组件、内模组件、外模组件和底座，制作完成。
[0025]进一步地，还包括S1前的预处理过程，具体步骤为：
[0026]S01：确定模型与实际衬砌结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，包括底座(5)，所述底座(5)上连接有外模组件(1)；当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构时，所述外模组件(1)内侧插设有中模组件(2)，所述中模组件(2)与所述底座(5)相连；所述底座(5)、所述外模组件(1)和所述中模组件(2)共同形成第一环向封闭的型腔(A)；当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构时，所述外模组件(1)内侧插设有与所述底座(5)相连的内模组件(3)，所述内模组件(3)连接有肋梁组件(4)；所述肋梁组件(4)的弧形外侧与所述外模组件(1)相连，弧形内侧与所述内模组件(3)相连，底部连接在所述底座(5)上；所述外模组件(1)、所述内模组件(3)、所述肋梁组件(4)与所述底座(5)共同形成第二环向封闭的型腔(B)。2.根据权利要求1所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，所述外模组件(1)包括依次相连的第一外模拼装块(101)、第二外模拼装块(102)、第三外模拼装块(103)、第四外模拼装块(104)、第五外模拼装块(105)、第六外模拼装块(106)、第七外模拼装块(107)、第八外模拼装块(108)、第九外模拼装块(109)、第十外模拼装块(110)、第十一外模拼装块(111)和第十二外模拼装块(112)；所述第一外模拼装块(101)与所述肋梁组件(4)的弧形外侧一端相连；所述第十二外模拼装块(112)与所述肋梁组件(4)的弧形外侧另一端相连；所述外模组件(1)的外壁上开设有燕尾榫凹槽(609)，所述燕尾榫凹槽(609)内插设有与其配合的燕尾榫(608)。3.根据权利要求2所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，所述中模组件(2)包括依次相连的第一中模拼装块(201)、第二中模拼装块(202)、第三中模拼装块(203)、第四中模拼装块(204)、第五中模拼装块(205)以及依次相连的第六中模拼装块(206)、第七中模拼装块(207)、第八中模拼装块(208)、第九中模拼装块(209)、第十中模拼装块(210)和第十一中模拼装块(211)。4.根据权利要求3所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，所述内模组件(3)包括依次相连的第一内模拼装块(301)、第二内模拼装块(302)、第三内模拼装块(303)和第四内模拼装块(304)以及依次相连的第五内模拼装块(305)、第六内模拼装块(306)、第七内模拼装块(307)和第八内模拼装块(308)；所述外模组件(1)的外壁上、所述中模组件(2)的内壁和所述内模组件(3)的内壁均设置有提手(602)；所述外模组件(1)、所述中模组件(2)与所述内模组件(3)的环形周向上均设置有限位固定卡块(604)，配合设置有固定卡槽(605)，用于将所述外模组件(1)和所述中模组件(2)锁紧以及将所述外模组件(1)和所述内模组件(3)锁紧；所述外模组件(1)的外侧、所述中模组件(2)与所述内模组件(3)的内侧均设置有垂直固定块(603)。5.根据权利要求4所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，所述肋梁组件(4)包括第一榀肋梁顶部盖板(401)、第二榀肋梁顶部盖板(402)、第三榀肋梁顶部盖板(403)、第一支撑板(404)、第二支撑板(405)、第三支撑板(406)、第四支撑板(407)、第一一体式拼装块(408)、第二一体式拼装块(409)、第三一体式拼装块(410)和第四一体式拼装块(411)；所述第三一体式拼装块(410)和所述第四一体式拼装块(411)均插
设在所述底座(5)上；所述第三榀肋梁顶部盖板(403)连接在所述第三一体式拼装块(410)和所述第四一体式拼装块(411)上；所述第三支撑板(406)和所述第四支撑板(407)连接在所述第三榀肋梁顶部盖板(403)的左右两端，所述第二一体式拼装块(409)连接在所述第三支撑板(406)和所述第四支撑板(407)上，所述第二一体式拼装块(409)上方与所述第二榀肋梁顶部盖板(402)相连；所述第一支撑板(404)与所述第二支撑板(405)连接在所述第二榀肋梁顶部盖板(402)的左右两端；所述第一一体式拼装块(408)连接在所述第一支撑板(404)与所述第二支撑板(405)上方，所述第一一体式拼装块(408)顶部开设有盖板预留孔(41)，所述第一榀肋梁顶部盖板(401)开设有拼装块预留孔(42)，所述第一一体式拼装块(408)通过所述盖板预留孔(41)和所述拼装块预留孔(42)与所述第一榀肋梁顶部盖板(401)相连。6.根据权利要求1所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，所述底座(5)开设有外凹槽(501)和内凹槽(502)；所述外模组件(1)嵌入连接在所述外凹槽(501)中；当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构时，所述中模组件(2)内嵌连接在所述内凹槽(502)中；当制作通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构时，所述内模组件(3)和所述肋梁组件(4)内嵌连接在所述内凹槽(502)中。7.一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的制作方法，基于权利要求1
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6所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的模具，其特征在于，包括：S1：组装外模组件(1)和中模组件(2)，并依次固定在底座(5)上，在第一环向封闭的型腔(A)内安装第一钢丝网组件(Ⅰ)；S2：向第一环向封闭的型腔(A)内浇筑填充物形成初凝结构，将初凝结构恒温养护，形成通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的初期支护结构；S3：拆除中模组件(2)；S4：组装内模组件(3)和肋梁组件(4)，并依次固定在底座(5)上，在第二环向封闭的型腔(B)内安装第二钢丝网组件(Ⅱ)；S5：向第二环向封闭的型腔(B)内浇筑填充物形成二次衬砌结构，将二次衬砌结构恒温养护，形成通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的二次衬砌结构；S6：依次拆除肋梁组件(4)、内模组件(3)、外模组件(1)和底座(5)，制作完成。8.根据权利要求7所述的一种通透肋式连拱隧道复合式衬砌结构模型的制作方法，其特征在于，还包括S1前的预处理过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，王红港，梁驰宇，许有俊，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：