本实用新型涉及悬浮隧道物理模型试验领域，特别是一种悬浮隧道试验轴力施加装置。
背景技术：
现今国内外对于悬浮隧道的研究，局限于数学预测模型与二维水槽试验，这些研究不能完整获得悬浮隧道的真实物理响应规律，开展悬浮隧道相关三维物理模型试验是极有必要且有意义的。
发明人发现对于悬浮隧道而言，需要对悬浮隧道三维物理模型提供轴向拉力。而其他的水动力模型试验中，通常不考虑在模型中施加轴向拉力。因此，现有的实验设备不能够满足悬浮隧道实验研究的要求。另外，悬浮隧道三维模型的长度较长，反力装置的设置位置与常规的实验对象不同，且由于悬浮隧道三维模型的体积较大，不便于移动，因此对于悬浮隧道模型而言，其轴力施加装置需要具备便于安装的特点，即可以在不移动悬浮隧道模型的前提下进行轴力施加装置的安装。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种悬浮隧道试验轴力施加装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种悬浮隧道试验轴力施加装置，包括施力结构，施力结构包括反力组件、驱动组件和传力组件；反力组件用于在试验中承受驱动件输出力的反作用力，反力组件上设有用于供悬浮隧道模型穿过的贯通部；传力组件用于与悬浮隧道模型固定相连；反力组件和传力组件中相对更靠近于悬浮隧道模型中部的一者上设有贯通部，贯通部用于供悬浮隧道模型穿过，驱动组件一端与反力组件相连，驱动组件另一端与传力组件相连，驱动组件用于输出载荷。
实验时，在悬浮隧道模型两端均设置上述的轴力施加装置，且两端施加的轴力方向均沿由悬浮隧道中段指向两端的方向；或使悬浮隧道模型的一端与水池底部保持相对固定，另一端设置上述的轴力施加装置。实验进行的过程中，将使传力组件与悬浮隧道三维模型固定相连，通过驱动件输出压力或拉力，带动传力组件向远离悬浮隧道模型中部的方向移动，传力组件带动与其相连的悬浮隧道三维模型一端移动，从而将驱动件输出的力转化为作用到悬浮隧道三维模型上的拉力。通过在反力组件和传力组件上相对更靠近于悬浮隧道模型中部的一者上设置贯通部，使得悬浮隧道三维模型能够穿过该贯通部，从而能够安装驱动组件、并通过反力组件承载驱动组件输出力的反作用力，且无需移动悬浮隧道三维模型，从而实现该轴力施加装置的安装，操作简单。
本实用新型中的悬浮隧道模型是指：为了研究悬浮隧道的机理，参照悬浮隧道的设计原型制作而成的装置。
作为本实用新型的优选方案，驱动组件包括两个千斤顶，千斤顶一端与反力组件相连，千斤顶另一端与传力组件相连，两个千斤顶用于相互对称地设置于悬浮隧道模型的两侧，传力组件相对于反力组件更靠近与悬浮隧道模型的端部，贯通部设置于反力组件上。通过上述结构，使得悬浮隧道模型两侧可以同时受到大小相等的力，从而避免施加的力的合力作用线偏离悬浮隧道模型的质心造成弯矩。
作为本实用新型的优选方案，悬浮隧道试验轴力施加装置还包括支座，支座用于与地面或水池底部固定相连，反力组件与支座固定相连。
作为本实用新型的优选方案，反力组件包括反力板和第一加强板；反力板与支座固定相连，贯通部被构造为位于反力板上的通槽；第一加强板一边与支座固定相连，第一加强板另一边与反力板固定相连，第一加强板与反力板呈夹角的设置。在反力组件中设置第一加强板，能够增加反力板的承载能力，使得其能够承受满足实验要求的较大拉力。
作为本实用新型的优选方案，传力组件包括传力板和第二加强板；传力板用于与悬浮隧道模型固定相连；第二加强板与悬浮隧道模型固定相连，第二加强板与传力板固定相连；传力板与第二加强板呈夹角设置。在传力组件中设置第二加强板，能够增加传力板的承载能力、并通过第二加强板增加传力组件整体与悬浮隧道模型的连接面积，使得其能够承受满足实验要求的较大拉力。具体的，第二加强板悬浮隧道模型通过焊接相连。
作为本实用新型的优选方案，第二加强板的板面方向用于与悬浮隧道模型的轴线方向平行。通过上述结构，使得第二加强板与悬浮隧道模型的连接部分能够保持在一条直线上，从而便于焊接的操作。
作为本实用新型的优选方案，千斤顶输出端的端部设有传感器。
作为本实用新型的优选方案，传感器为称重传感器。通过上述的方案，设置称重传感器测得作用力，从而可以避免接触面积的大小对测量结果的影响。
作为本实用新型的优选方案，驱动组件包括两个双作用液压油缸，双作用液压油缸一端与反力组件相连，双作用液压油缸另一端与传力组件相连，两个双作用液压油缸用于互相对称地设置于悬浮隧道模型的两侧，反力组件相对于传力组件更靠近于悬浮隧道模型的端部。通过上述结构，实验时，双作用液压油缸一端通过反力组件固定，双作用液压油缸缩短，从而对传力组件施加指向悬浮隧道模型两端的拉力。
作为本实用新型的优选方案，悬浮隧道试验模型轴力施加装置还包括安全挡板，安全挡板用于设于悬浮隧道模型的端部，且安全挡板与施力结构呈间隔地设置。通过上述的方案，若试验中有部件不慎脱出，其可以被安全挡板挡住，从而避免脱出的部件伤到实验人员，提高试验的安全性。此处的安全挡板用于设于悬浮隧道模型的端部，是指施力结构相对于安全挡板结构更加靠近悬浮隧道模型的中段，其既包括安全挡板固定连接于悬浮隧道模型端部的情形，又包括安全挡板与悬浮隧道模型的端面呈间隔的设置的情形。
作为本实用新型的优选方案，安全挡板包括第一抵挡面、第二抵挡面和第三抵挡面，第二抵挡面一端与第一抵挡面相连，第二抵挡面另一端与第三抵挡面相连。通过上述的结构，安全挡板能够避免部件从三个方向脱出，形成较为全面的保护。
作为本实用新型的优选方案，悬浮隧道试验轴力施加装置还包括支撑装置，支撑装置设于支座上，支撑装置用于在竖直方向上支撑悬浮隧道模型。通过上述结构，支撑装置用于为悬浮隧道模型提供支撑力，减少重力对悬浮隧道模型的影响，使得悬浮隧道模型只产生轴向拉伸变形，而避免在其他方向上产生的变形。
作为本实用新型的优选方案，支撑装置包括第一卡块和第二卡块，第二卡块固设于支座上，第一卡块与第二卡块可拆卸地相连，第一卡块和第二卡块拼接形成用于悬浮隧道模型穿过的支撑孔。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
实验时，将传力组件设置于靠近悬浮隧道三维模型端部一端，反力组件设置于相对靠近悬浮隧道一端，通过在反力组件上设置贯通部，使得悬浮隧道三维模型能够穿过该贯通部，无需移动悬浮隧道三维模型，即可将该反力组件安装于相对传力组件更靠近悬浮隧道三维模型中段的位置，从而实现该轴力施加装置的安装，操作简单。
附图说明
图1是本实用新型实施例1提供的悬浮隧道试验轴力施加装置在不包括安全挡板时的结构示意图。
图2是本实用新型实施例1提供的悬浮隧道试验轴力施加装置的结构示意图。
图3是本实用新型实施例1提供的悬浮隧道试验轴力施加装置上的一种反力板的结构示意图。
图4是本实用新型实施例1提供的支撑装置的结构示意图。
图5是本实用新型实施例1提供的另一种反力板的结构示意图。
图6是本实用新型实施例2提供的轴力施加装置的结构示意图。
图标：1-轴力施加装置；11-支座；12-反力组件；121-反力板；122-第一加强板；1211-通槽；123-第一拼合部；124-第二拼合部；13-千斤顶；14-传力组件；141-传力板；142-第二加强板；15-称重传感器；16-安全挡板；17-支撑装置；171-第一卡块；172-第二卡块；2-悬浮隧道模型。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
请参阅图1-图3。本实用新型实施例提供了一种悬浮隧道试验轴力施加装置1，其包括支座11、施力结构、安全挡板16和支撑装置17。施力结构设置于支座11上，用于对悬浮隧道模型2作用拉力。安全挡板16与施力结构呈间隔地设置，用于避免试验中部分部件脱出造成安全事故。支撑装置17用于支撑悬浮隧道模型2，使得悬浮隧道模型2只能沿轴向发生变形。
施力结构包括反力组件12、驱动组件和传力组件14。
反力组件12包括反力板121和第一加强板122；反力板121与支座11固定相连，反力板121上设有用于供悬浮隧道模型2穿过的通槽1211。通槽1211的槽口贯通至反力板121的边缘，通槽1211在反力板121的厚度方向上贯穿反力板121。
第一加强板122一边与支座11固定相连，第一加强板122另一边与反力板121固定相连，第一加强板122与反力板121呈夹角的设置。具体的，第一加强板122的板面方向垂直于反力板121，即：第一加强板122的板面方向与悬浮隧道模型2的轴线方向平行，从而能够增强反力组件12整体的承载能力。
本实施例中，驱动组件包括两个千斤顶13。其中一个千斤顶13设置于通槽1211的一侧，另一个千斤顶13设置于通槽1211的另一侧，两个千斤顶13用于互相对称地设置于悬浮隧道模型2的两侧。千斤顶13一端与反力板121通过螺栓连接，千斤顶13另一端与传力组件14相连。本实施例中，千斤顶13与传力组件14通过压力接触的方式相连。在试验过程中，两个千斤顶13输出的力保持相等，从而避免施加的力的合力作用线偏离悬浮隧道模型2的质心造成弯矩。
千斤顶13的输出端端部设有传感器，具体的，设有称重传感器15。在千斤顶13输出端与传力组件14接触时，称重传感器15位于千斤顶13端部与传力组件14之间，从而用于测量千斤顶13与传力组件14之间的压力。
传力组件14包括传力板141和第二加强板142；传力板141用于与悬浮隧道模型2固定相连。具体的，传力板141与悬浮隧道模型2可以通过焊接的方式固定相连。
第二加强板142与悬浮隧道模型2固定相连，第二加强板142与传力板141固定相连，传力板141与第二加强板142呈夹角设置。具体的，第二加强板142与传力板141焊接相连，第二加强板142与悬浮隧道模型2焊接相连。进一步的，第二加强板142与悬浮隧道模型2之间的焊缝的方向沿悬浮隧道模型2的轴向方向布置。此时，第二加强板142的板面方向用于与悬浮隧道模型2的轴线方向平行。
安全挡板16包括第一抵挡面、第二抵挡面和第三抵挡面，第二抵挡面一端与第一抵挡面相连，第二抵挡面另一端与第三抵挡面相连。进一步的，第一抵挡面与第二抵挡面之间呈钝角，第二抵挡面与第三抵挡面之间呈钝角。在实验时，安全挡板16用于固定连接于水池底部。
支撑装置17包括第一卡块171和第二卡块172。第二卡块172固设于支座11上，第一卡块171与第二卡块172可拆卸地相连，第一卡块171和第二卡块172拼接形成用于悬浮隧道模型2穿过的支撑孔。具体的，第二卡块172与第一卡块171通过螺杆和螺母可拆卸地相连。
本实用新型实施例提供的悬浮隧道试验轴力施加装置1的工作原理在于：
安装时，先将悬浮隧道模型2一端置于支撑装置17上，将传力组件14焊接于悬浮隧道模型2上，然后将反力板121置于支座11上，使悬浮隧道模型2穿过反力板121上的通槽1211，将反力板121焊接于支座11上，安装第一加强板122，使第一加强板122与支座11和反力板121焊接相连，然后安装千斤顶13，并在千斤顶13输出端的端部安装称重传感器15，最后安装安全挡板16。在实验过程中，悬浮隧道模型2可以一直置于支撑装置17上，即：即使在不进行轴拉实验、而进行其他类型的实验时，也可以将悬浮隧道模型2置于支撑装置17上。上述轴力施加装置的安装过程中，悬浮隧道模型2的位置均保持不变，从而可以在不移动悬浮隧道模型2的情况下安装该轴力施加装置；
使用时，千斤顶13输出端伸长，对传力组件14作用压力，传力组件14受压后向远离千斤顶13的方向产生位移，带动悬浮隧道模型2的端部产生移动，从而使悬浮隧道模型2被拉伸，悬浮隧道模型2受到的拉力即为千斤顶13输出的力。
本实用新型实施例提供的悬浮隧道试验轴力施加装置1的有益效果在于：
1.可以在不移动悬浮隧道模型2的情况下，实现该轴力施加装置的安装，操作方便；
2.悬浮隧道试验轴力施加装置1的轴向拉力值可调节，且当轴向拉力值到达预设值后，可以在一段时间内稳定，从而能够满足悬浮隧道研究的实验需求；
3.第一加强板122能够增加反力板121的承载能力，第二加强板142能够增加传力板141的承载能力；
4.通过设置支撑装置17，确保悬浮隧道模型2只沿轴向方向产生拉伸；
5.设置了安全挡板16，确保试验的安全性。
需要说明的是：
本实用新型中，反力组件12的作用是固定千斤顶13一端、承受与千斤顶输出力方向相反的力，即反力组件12所承受的力为，千斤顶13伸长时所作用在传力组件14的推力反作用在千斤顶13的反作用力，该反作用力传递到反力组件12时所产生的力，该力的方向与千斤顶13输出力的方向相反。为避免与悬浮隧道模型2产生干涉，在本实用新型的其他实施方式中，反力组件12的具体结构还可以有其他变化，反力板121与第一加强板122之间的夹角也可以调整或改变；
本实施例中，传力组件14的作用是将千斤顶13的作用力传递给悬浮隧道模型2，在本实用新型的其他实施方式中，传力组件14的具体结构还可以有其他变化，传力板141与第二加强板142之间的夹角也可以调整或改变。
本实施例中，贯通部被构造为通槽1211的结构，在本实用新型的其他实施方式中，贯通部还可以具有其他的结构形式，具体的，贯通部可以被构造为在反力板12的板面上具有开口的槽结构、或由至少两个部件拼合而形成的孔结构。例如，请参阅图5，将反力板12设置为第一拼合部123和第二拼合部124，第一拼合部123和第二拼合部124上均设有缺口，第一拼合部123和第二拼合部124拼合时，两个缺口拼接形成贯通部。第二拼合部124上远离缺口的一端固定连接于支座上，第一拼合部123与第二拼合部124可以通过焊接相连，或通过螺栓等连接件可拆卸地相连。总之，只要贯通部能够实现：在不移动悬浮隧道模型2的情况下允许悬浮隧道模型2穿过、且允许反力板12能够与地面或支座固定相连即可。
实施例2
请参阅图6，本实用新型实施例提供了一种悬浮隧道试验轴力施加装置1，其与实施例1中的轴力施加装置1的区别在于：施力结构的结构不同。
在本实施例中，传力组件14相对反力组件12更靠近于悬浮隧道模型2的中部，贯通部设置于传力组件14上，反力组件12与支座11固定相连，驱动件设置为双作用液压油缸，双作用液压油缸一端与反力组件12固定相连，另一端与传力组件14固定相连。双作用液压油缸通过缩短长度向传力组件14施加拉力，拉力的方向指向悬浮隧道模型两端。
使用时，使传力组件14的贯通部套设在悬浮隧道模型2上，焊接传力组件14和悬浮隧道模型2，使传力组件14和悬浮隧道模型固定相连即可，然后连接双作用液压油缸的端部与反力组件12，施加载荷，使双作用液压油缸缩短即可实现载荷的施加。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，包括施力结构，所述施力结构包括反力组件、驱动组件和传力组件；
所述反力组件用于在试验中承受所述驱动组件输出力的反作用力；
所述传力组件用于与悬浮隧道模型固定相连；
所述反力组件和所述传力组件中相对更靠近于所述悬浮隧道模型中部的一者上设有贯通部，所述贯通部用于供所述悬浮隧道模型穿过；
所述驱动组件一端与所述反力组件相连，所述驱动组件另一端与所述传力组件相连，所述驱动组件用于输出载荷。
2.根据权利要求1所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述驱动组件包括两个千斤顶，所述千斤顶一端与所述反力组件相连，所述千斤顶另一端与所述传力组件相连，两个所述千斤顶用于互相对称地设置于所述悬浮隧道模型的两侧，所述传力组件相对于所述反力组件更靠近于所述悬浮隧道模型的端部。
3.根据权利要求2所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，还包括支座，所述支座用于与地面或水池底部固定相连，所述反力组件与所述支座固定相连。
4.根据权利要求3所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述反力组件包括反力板和第一加强板；
所述贯通部被构造为位于所述反力板上的通槽；
所述第一加强板一边与所述支座固定相连，所述第一加强板另一边与所述反力板固定相连，所述第一加强板与所述反力板呈夹角的设置。
5.根据权利要求2所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述传力组件包括传力板和第二加强板；
所述传力板用于与所述悬浮隧道模型固定相连；
所述第二加强板用于与所述悬浮隧道模型固定相连，所述第二加强板与所述传力板固定相连；
所述传力板与所述第二加强板呈夹角设置。
6.根据权利要求5所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述第二加强板的板面方向用于与所述悬浮隧道模型的轴线方向平行。
7.根据权利要求6所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述千斤顶输出端的端部设有传感器。
8.根据权利要求7所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述传感器为称重传感器。
9.根据权利要求1所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述驱动组件包括两个双作用液压油缸，所述双作用液压油缸一端与所述反力组件相连，所述双作用液压油缸另一端与所述传力组件相连，两个所述双作用液压油缸用于互相对称地设置于所述悬浮隧道模型的两侧，所述反力组件相对于所述传力组件更靠近于所述悬浮隧道模型的端部，所述贯通部设于所述传力组件上。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，还包括安全挡板，所述安全挡板用于设于所述悬浮隧道模型的端部，且所述安全挡板与所述施力结构呈间隔地设置。
11.根据权利要求10所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述安全挡板包括第一抵挡面、第二抵挡面和第三抵挡面，所述第二抵挡面一端与所述第一抵挡面相连，所述第二抵挡面另一端与所述第三抵挡面相连。
12.根据权利要求3所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，还包括支撑装置，所述支撑装置用于在竖直方向上支撑所述悬浮隧道模型。
13.根据权利要求12所述的悬浮隧道试验轴力施加装置，其特征在于，所述支撑装置包括第一卡块和第二卡块，所述第二卡块固设于所述支座上，所述第一卡块与所述第二卡块可拆卸地相连，所述第一卡块和所述第二卡块拼接形成用于所述悬浮隧道模型穿过的支撑孔。
技术总结