隧道及地下結(jié)構(gòu)三維模型試驗系統(tǒng)

隧道及地下結(jié)構(gòu)三維模型試驗系統(tǒng)

自平衡水平加載系統(tǒng)      

反力架                     

鋼筋混凝土梁正截面受彎試驗    

懸臂梁試驗加載反力系統(tǒng)   

自反力組合式加載框架      

結(jié)構(gòu)加載試驗系統(tǒng)         

C型反力架               

自反力架                               

電液伺服多通道協(xié)調(diào)加載           

壓剪加載反力架      

豎向加載系統(tǒng)      

擬靜力加載試驗系統(tǒng)   

結(jié)構(gòu)力學(xué)組合實驗平臺  

水平加載反力架            

多功能結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)工程梁柱教學(xué)實驗系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)工程疲勞試驗系統(tǒng)

1000噸臥式拉力機(jī)

高強(qiáng)螺栓扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)

二、招標(biāo)項目技術(shù)需求

1.基本要求

1.1．三維模型試驗系統(tǒng)設(shè)計與制造必須運(yùn)行安全、設(shè)計先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、操作簡單、維修方便，其總體技術(shù)水平達(dá)到當(dāng)今國內(nèi)同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

1.2.豎向加載條件下模型所受均布力1.0MPa。

1.3.三維模型所受豎向和側(cè)向均布力為1.0MPa時,可進(jìn)行隧道工程及其開挖模擬試驗。

1.4.本期招標(biāo)大模型箱不包括側(cè)向加載，但模型箱體需按真三軸試驗方案實施。箱體滿足強(qiáng)度和承壓防水密封要求，并要求后期可進(jìn)行側(cè)向加載。

1.5.本期招標(biāo)中型模型箱包括豎向加載及兩面?zhèn)认蚣虞d，模型箱體需按真三軸試驗方案實施，箱體滿足強(qiáng)度和承壓防水密封要求。

1.6.本期招標(biāo)小型模型箱包括豎向加載及兩面?zhèn)认蚣虞d，模型箱體需按真三軸試驗方案實施，箱體滿足強(qiáng)度和承壓防水密封要求。

1.7.可進(jìn)行地下水位升降條件下隧道開挖工程模擬試驗。

1.8.采用液壓伺服作動器加載，要求加載時既可用力控制，又可用位移控制。

1.9.安全監(jiān)控系統(tǒng)：對實驗加載全部設(shè)備運(yùn)行安全監(jiān)控、防火防盜安全監(jiān)控。

2、產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2.1.三維模型的鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)械系統(tǒng)要符合或不低于現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.三維模型要有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，震動、噪聲、環(huán)保均符合現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，消防和安全均符合ISO標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.3三維模型的設(shè)計圖紙和技術(shù)文件的制圖方法、尺寸、公差配合、符號等都應(yīng)采用公制體系，并符合ISO現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或中國現(xiàn)行有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.4.賣方應(yīng)對三維模型設(shè)備的安全性負(fù)責(zé)，不管賣方是否注意到整體和局部的安全性問題，都不排除賣方的責(zé)任。

2.5.按中華人民共和國國家相應(yīng)的全國性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計制造。適用標(biāo)準(zhǔn)包括但不僅限于以下清單所列標(biāo)準(zhǔn)：

GB 50755-2012  鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范

GB 50205-2001  鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范

GB/T 985.1-2008  氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高能束焊的推薦坡口

GB/T 985.2-2008  埋弧焊的推薦坡口

GB/T 6995.1～6995.5-2008  電線電纜識別標(biāo)志

GB/T 8923.1-2011  涂覆涂料前鋼材表面處理

GB/T 9286-1998  色漆和清漆漆膜的劃格試驗

GB/T 12467.1～12467.5-2009  金屬材料熔焊質(zhì)量要求

GB/T 25295-2010  電氣設(shè)備安全設(shè)計導(dǎo)則

GB/T 25775-2010  焊接材料供貨技術(shù)條件 產(chǎn)品類型、尺寸、公差和標(biāo)志

GB/T 8560-2003  液壓快換接頭尺寸和要求

GB/T 8561-2003  液壓快換接頭尺寸試驗方法

GB/T 9065.3-1988  液壓軟管接頭連接尺寸、焊接式或快換式

JBJ23-1996  機(jī)械設(shè)備安裝工程與驗收通用規(guī)范

適用標(biāo)準(zhǔn)包括但不僅限于以上清單所列標(biāo)準(zhǔn)。

3.三維模型試驗系統(tǒng)加載方案

3.1.豎向加載

（1）.采用液壓伺服作動器位移控制或力控制加載，液壓伺服作動器大行程豎向500mm，大出力為6000KN；

（2）.液壓伺服作動器通過加載板與模型頂面接觸，上部固定于加載梁上，通過螺栓組與反力墻頂部連接；

（3）.大模型豎向大總加載力為72000KN；

（4）.中型模型豎向大總加載力為36000KN；

（5）.小模型豎向大總加載力為18000KN。

3.2.分級加載

根據(jù)大擬加載壓力確定

（1）.加載采用伺服加載系統(tǒng)，加載方式需均布載荷，保證載荷的均勻性；

（2）.反力系統(tǒng)每個方向各液壓伺服作動器需做到同步加載，可實現(xiàn)大、中、小模型加載。

3.3.側(cè)向加載

（1）.液壓伺服作動器可用位移控制或力控制加載；

（2）.兩長側(cè)向總加載力各為72000KN；

（3）.兩短側(cè)向總加載力各為54000KN；

（4）.液壓伺服作動器后部用螺栓連接安裝在反力墻上，前部與支護(hù)模板裝置連接，側(cè)向加載力由液壓伺服作動器通過支護(hù)裝置加于模型側(cè)面，支護(hù)模板裝置在模型四周形成箱體。

3.4.本期招標(biāo)大模型可實現(xiàn)隧道軸向一側(cè)加載，另一側(cè)要求用剛性支撐替代液壓伺服作動器，隧道開挖側(cè)不加載；中、小實驗?zāi)Ｐ退淼篱_挖側(cè)不加載，另外兩面?zhèn)认蚣虞d；大、中、小試驗?zāi)Ｐ拖湫铦M足承壓防水密封要求；大、中、小試驗?zāi)Ｐ途蛇M(jìn)行隧道工程開挖模擬實驗。

★3.5.大、中、小加載模型箱在加載過程中不得發(fā)生干涉。

4.三維模型總體要求及本次招標(biāo)設(shè)備的具體要求

4.1 整個三維模型試驗系統(tǒng)的總體要求

4.1.1按照相似原理，針對常見的兩車道公路隧道可實現(xiàn)大為1:5的三維模型試驗和1:3的平面應(yīng)變模型試驗；

4.1.2整個系統(tǒng)包含反力墻部分、液壓加載及伺服控制部分、反力架及模板部分等，內(nèi)部大模型箱試驗尺寸為：10m×7.5m×7.5m；大加載等級為：1Mpa；變形剛度要求：H/3000（H：為試驗箱跨度）；且具備防滲要求。

4.1.3本次招標(biāo)涉及的項目設(shè)備，為整個完整試驗系統(tǒng)的一部分。

本次招標(biāo)范圍內(nèi)的項目，具體要求如下：

4.2.試驗三維模型尺寸

（1）.大型：長×寬×高=10m×7.5m×7.5m；

（2）.中型：長×寬×高=5m×7.5m×7.5m；

（3）.小型：長×寬×高=2.5m×7.5m×7.5m。

4.3.試驗?zāi)Ｐ统叽缫?.5m模數(shù)可任意組合，單元之間在1.0MPa均布壓力下滿足防水密封要求，模型所受大豎向均布荷載不小于1.0MPa。

4.4.作動器

（1）.豎向大行程不小于500mm；

（2）.側(cè)向大行程不小于200mm。

4.5.加載速率

（1）.大加載速率不小于20mm/min；

（2）.小加載速率不大于0.1mm/min；

（3）.在大荷載下保壓時間不少于3個月。

4.6.控制方式

（1）.力控制：力控制精度0.5% F.S；

（2）.位移控制：誤差不大于0.005mm；

（3）.要求有相應(yīng)預(yù)警保護(hù)系統(tǒng)。

4.7.視頻監(jiān)控

（1）.根據(jù)實驗要求和設(shè)備布置需要合理分布監(jiān)控攝像頭；

（2）.監(jiān)控攝像頭分辨像素不小于2048*1536；

（3）.監(jiān)控資料存儲時間3個月以上。

5、三維模型試驗系統(tǒng)組成

5.1、由七大部分構(gòu)成：

5.1.1、結(jié)構(gòu)部分

（1）、加載模型箱組件；

（2）、豎向加載反力裝置；

（3）、門洞加載反力裝置；

（4）、剛性支撐。

5.1.2、液壓系統(tǒng)

（1）液壓油源；

（2）、蓄能器；

（3）、液壓油路系統(tǒng)集成；

（4）、伺服作動器；

（5）、液壓油源冷卻系統(tǒng)；

5.1.3、控制系統(tǒng)

（1）、數(shù)字化測試控制器；

（2）、測試服務(wù)器；

（3）、多通道測試軟件；

（4）、伺服閥；

5.1.4、試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

5.1.5、安全監(jiān)控視頻系統(tǒng)；

5.1.6、地下水升降系統(tǒng)；

5.1.7、掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)。

注：該系統(tǒng)可以滿足真三軸模擬實驗、隧道模擬開挖實驗、地下水位升降條件下地下工程、巖土工程的模擬實驗等；并可根據(jù)今后實驗要求對試驗系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。

5.2.本期招標(biāo)范圍：

5.2.1.結(jié)構(gòu)部分

（1）、加載模型箱組件；

（2）、豎向加載反力裝置；

（3）、門洞過渡加載反力裝置；

（4）、剛性支撐。

（5）、配套安裝螺栓（含自制非標(biāo)螺桿）

5.2.2.液壓系統(tǒng)部分；

（1）、液壓油路系統(tǒng)集成及控制線路；

（2）、液壓伺服作動器。

5.2.3.安全監(jiān)控系統(tǒng)一套。

5.2.4. 地下水位升降系統(tǒng)

5.2.5.附件

（1）.設(shè)備安裝工具；

（2）.模型實驗輔助設(shè)備一套。

★本期招標(biāo)可實現(xiàn)的目標(biāo)：

（1）.大型試驗?zāi)Ｐ?0米*7.5米*7.5米一套；

（2）.中型試驗?zāi)Ｐ?米*7.5米*7.5米一套；

（3）.小型試驗?zāi)Ｐ?.5米*7.5米*7.5米一套；

（4）.大型模型頂部采用液壓伺服作動器垂向加載，四周邊采用剛性支撐；

（5）.中、小實驗?zāi)Ｐ晚敳坎捎靡簤核欧鲃悠鞔瓜蚣虞d；

（6）.隧道開挖側(cè)不加載，另外兩面?zhèn)认蚣虞d；

（7）.大、中、小試驗?zāi)Ｐ退艽缶己奢d不小于1.0MPa，液壓伺服作動器豎向大行程不小于500mm。液壓伺服作動器側(cè)向大行程不小于200mm；

（8）.大、中、小試驗?zāi)Ｐ途蛇M(jìn)行隧道工程開挖模擬實驗；試驗?zāi)Ｐ统叽缫?.5m模數(shù)可任意組合，單元之間在1.0MPa均布壓力下滿足防水密封要求；

（9）.模型試體內(nèi)部地下水位升降狀況下的模擬試驗。

5.2.5本期中標(biāo)人負(fù)責(zé)液壓油路系統(tǒng)集成及控制線、數(shù)據(jù)采集線的布設(shè)，安全監(jiān)控系統(tǒng)的安裝；加載模型箱及加載設(shè)備的安裝；設(shè)備與控制系統(tǒng)、液壓油源系統(tǒng)匹配對接；試驗系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，直至試驗系統(tǒng)（Ⅰ期）調(diào)試達(dá)到招標(biāo)文件驗收指標(biāo)為止；設(shè)備驗收合格并正常運(yùn)行后交付采購人使用。

5.3.技術(shù)參數(shù)與配置：

5.3.1.豎向加載設(shè)備

★（1）.采用行程500mm的液壓伺服作動器（12套）；

（2）.有效出力：6000KN；

（3）.啟動摩擦力小于0.05Mpa；

（4）.有效出力不低于98%；

（5）.出力曲線斜率不低于：44°30´；

（6）.滿載時內(nèi)外無泄漏，任何位置使用性能一致；

（7）.28MPa供油，帶力傳感器、位移傳感器；

（8）.液壓伺服作動器長度尺寸小于1400mm,表面做防銹處理，標(biāo)識、銘牌齊全。

5.3.2.側(cè)向加載設(shè)備

★（1）.采用行程200mm（12套）液壓伺服作動器；

（2）.有效出力：6000KN；

（3）.啟動摩擦力小于0.05Mpa；

（4）.有效出力不低于98%；

（5）.處理曲線斜率不低于：44°30´；

（6）.滿載時內(nèi)外無泄漏，任何位置使用性能一致；

（7）.28MPa供油，帶力傳感器、位移傳感器；

（8）.液壓伺服作動器長度尺寸小于1260mm,表面做防銹處理，標(biāo)識、銘牌齊全。

5.3.3.力傳感器

（1）.量程：10～650T；

（2）.精度：0.5%F.S；

（3）.安全過載能力150%。

5.3.4.位移傳感器

（1）.有效量程范圍0～800mm；

（2）.供電電壓：+24VDC±10%；

（3）.輸出形式：0～5VDC、0～10VDC、-5～5VDC、-10～10VDC、4～20mA；

（4）.非線性誤差＜±0.05%F.S；

（5）.重復(fù)性誤差＜±0.002%F.S；

（6）.遲滯＜±0.002%F.S，分辨率采用16bitD/A轉(zhuǎn)換；

（7）.溫度影響＜±0.002%F.S/℃；

（8）.電流信號輸出大負(fù)載電阻600Ω；

（9）.大負(fù)載電流2mA；零點可調(diào)范圍100%F.S；滿度可調(diào)范圍100%F.S。

5.3.5. 70路油路分配及軟管系統(tǒng)

（1）.12、15路分油器；

（2）.電磁換向閥；

（3）.過濾器:過濾精度不大于5um；

（4）.高低壓主管路承壓： 31.5MPa；

（5）.高壓軟管承壓：31.5MPa；

（6）.油管接頭全部采用快裝接頭。

5.3.6.70路油路控制及數(shù)據(jù)采集集成

（1）.控制線路中間接轉(zhuǎn)箱、快速接頭；

（2）.控制線為多芯屏蔽雙絞線；

5.3.7.模型箱頂部加載模板上需有出線孔，以方便數(shù)據(jù)線引出。

5.3.8. 豎向加載反力裝置

★（1）.跨度12.9m，荷載18000KN；外形尺寸不大于：12.9m*1.04m*2.4m；兩端通過螺栓與反力墻頂部連接，要求對模型施加1MPa壓力時加載梁變形不超過5mm；

（2）. 豎向加載反力裝置材質(zhì)采用Q345B，焊接的焊縫質(zhì)量應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)二級焊縫以上質(zhì)量要求，梁兩端安裝孔空間尺寸偏差應(yīng)符合圖紙設(shè)計要求；

（3）.液壓伺服作動器安裝孔尺寸偏差±0.3mm，對角線尺寸偏差不大于0.5mm，安裝孔的位置偏差不大于0.5mm, 豎向加載反力裝置與液壓伺服作動器接觸面要求平直，平面度偏差小于1.5mm，表面做防銹處理，制造商標(biāo)識等。

5.3.9.反力墻兩門洞處過渡加載反力裝置

★（1）.過渡加載反力裝置跨度6.3m，外形尺寸不大于6.3m*1.8m*0.65m，荷載18000KN；門洞過渡加載反力梁設(shè)計時要滿足隧道開挖模擬實驗盾構(gòu)設(shè)備的通過空間；

（2）. 過渡加載反力裝置受力1.0MPa時加載梁變形不超過5mm；材質(zhì)采用Q345B，焊接的焊縫質(zhì)量應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)二級焊縫以上質(zhì)量要求，梁兩端安裝孔空間尺寸偏差應(yīng)符合圖紙設(shè)計要求；

（3）.液壓伺服作動器安裝孔尺寸偏差±0.3mm，對角線尺寸偏差不大于0.5mm，安裝孔的位置偏差不大于0.5mm, 梁與液壓伺服作動器相接觸面要求平直，平面度偏差小于1.5mm，表面做防銹處理，制造商標(biāo)識等。

5.3.10.模型周圍加載板

（1）.加載板在滿載條件下變形不超過2mm；所有加載模板材質(zhì)采用Q345B，機(jī)械加工表面粗糙度達(dá)到3.2，構(gòu)件長度尺寸偏差-0.3mm，對角線尺寸偏差不大于0.5mm。與模型試驗土體接觸的大平面要求平直，平面度偏差小于1.5mm，表面做防銹處理；

★（2）.開挖位置的加載模板需預(yù)留開挖孔，且滿足開挖需求；

（3）.開挖模型加載板在保證強(qiáng)度的前提下要預(yù)留兩種開挖孔：

a、開挖圓孔直徑1.5米，

b、開挖隧道截面水平尺寸1.5米。

5.3.11.配套螺栓

（1）.強(qiáng)度等級不小于10.9級；

（2）.自制連接螺栓材質(zhì)采用40Cr，熱處理調(diào)質(zhì)處理HB250-280；

（3）.防銹處理。

5.3.12.配套構(gòu)件

（1）.應(yīng)滿足加載時荷載要求；

（2）.構(gòu)件表面應(yīng)做防銹處理。

5.3.13.實驗輔助設(shè)備

   應(yīng)滿足實驗過程的需求。

5.3.14.視頻監(jiān)控系統(tǒng)

（1）.監(jiān)控主機(jī)、攝像頭、顯示器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、六類網(wǎng)線、電源線、穿線管、安裝輔料等；

（2）.根據(jù)實驗要求和設(shè)備布置需要合理分布監(jiān)控攝像頭，不少于30個點位，監(jiān)控攝像頭分辨像素不小于2048*1536，水平清晰度不小于300萬，監(jiān)控資料存儲時間3個月以上。 

5.3.15. 地下水位升降系統(tǒng)

     (1）.水箱容積：3立方；    

    (2）.水箱可自動補(bǔ)水，水箱底部低點設(shè)置壓力傳感器，利用傳感器信號上傳監(jiān)測水位高度，水箱內(nèi)設(shè)置浮球閥控制水箱的水位，實現(xiàn)即用即補(bǔ)，防止水位落差過大。

   （3）.利用水箱升降高度調(diào)整模型試驗所需水位高度，水箱升降高度0-20米可調(diào)；

   （4）.模型箱水位高度可遠(yuǎn)程控制；

   （5）.起重升降設(shè)備具備荷載5噸重量時在任意高度位置都具備自鎖功能， 升降速度小于8米/min;

   （6）.承重鋼結(jié)構(gòu)的荷載不小于8噸；

   （7）.系統(tǒng)需設(shè)置上下止點限位開關(guān)及升降系統(tǒng)緩?fù)Ｑb置；

    (8）.水箱來水總管路設(shè)置遠(yuǎn)傳水表、遠(yuǎn)傳流量計。