CN104949824A - 盾构隧道管片接头力学性能试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盾构隧道管片接头力学性能试验装置，包括：反力架；盾构管片，设置于反力架内且包括第一接头面与第二接头面；第一支座，包括第一抵靠面与第二抵靠面，第一抵靠面抵靠于反力架，第二抵靠面连接于第一接头面；第二支座，包括第三抵靠面与第四抵靠面，第三抵靠面连接于第二接头面；第一施力件，抵靠于反力架与盾构管片之间，用于向盾构管片施加径向轴压力；第二施力件，抵靠于反力架与第二支座的第四抵靠面之间，用于向盾构管片施加具有设定偏心距的环向轴压力。本发明按照实际情况形象地模拟出隧道接头的力学行为，以增加试验数据的精确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构隧道管片试验装置，具体涉及一种盾构隧道管片接头力学性能试验装置。
背景技术
隧道工程中，实际工程和结构的原型一般尺寸较大且较为复杂，其力学性能和受力机理往往无法通过对结构直接进行研究而获得，而必须采用模型试验，即：借助于模型，根据相似原理和相似准则进行试验，从而得到结构的各项数据和性能，为隧道的设计和施工提供试验依据。隧道结构在施工中由于构造以及施工技术等原因存在接头，隧道接头的连接方式有多种，通常采用的有螺栓接头、无连接件接头、***式接头、销插式接头以及一些其他的连接形式。管片接头为隧道的薄弱部位，通过试验得到其基本受力性能和极限承载力，就显得尤为重要。
隧道管片在外侧水土压力的作用下会产生环向轴压力和弯矩，对管片接头力学性能进行试验时通常会如图1所示，对试件两端进行加载偏心距为X的荷载F来模拟连接接头处受到轴力和弯矩作用的情况。然而，盾构管片5往往有一定弧度，由盾构管片5两端加载试验力时，较难保证对接头处截面中心的偏心距X为一理想值，导致试验加载情况与盾构管片5接头的实际受力情况存在一定偏差，从而影响试验结果的可靠度。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种盾构隧道管片接头力学性能试验装置，按照实际情况形象地模拟出隧道接头的力学行为，以增加试验数据的精确性。
为实现上述目的，本发明提供一种盾构隧道管片接头力学性能试验装置，包括：
反力架；
盾构管片，设置于反力架内且包括第一接头面与第二接头面；
第一支座，包括第一抵靠面与第二抵靠面，第一抵靠面抵靠于反力架，第二抵靠面连接于第一接头面；
第二支座，包括第三抵靠面与第四抵靠面，第三抵靠面连接于第二接头面；
第一施力件，抵靠于反力架与盾构管片之间，用于向盾构管片施加径向轴压力；
第二施力件，抵靠于反力架与第二支座的第四抵靠面之间，用于向盾构管片施加具有设定偏心距的环向轴压力。
本发明盾构隧道管片接头力学性能试验装置的有益效果在于，
通过第二支座的过渡，使得抵靠于反力架的第二施力件准确地对盾构管片施加环向轴压力，形象地模拟出了隧道接头的力学行为，以更加准确真实地反应出隧道衬砌结构接头在实际工程中的受力情况，进而使得试验数据更为准确。
优选地，第一支座通过连接座连接于反力架的内壁。
优选地，连接座包括对应拼接的第一连接板以及第二连接板，第一连接板紧固于反力架上且具有槽口，第二连接板与第一抵靠面紧固连接，第二连接板上具有凸起，凸起对应插设于槽口内。
优选地，第二抵靠面以及第三抵靠面上设有卡槽，第一接头面以及第二接头面分别卡设于卡槽内，若干固定螺杆穿过卡槽进而紧固盾构管片。
优选地，第一接头面以及第二接头面为倾斜端面，第二抵靠面与第一接头面适配连接，第三抵靠面与第二接头面适配连接。
优选地，第一施力件以及第二施力件为千斤顶，盾构管片为弧形。
优选地，第二施力件与反力架的内壁之间固设有千斤顶支座。
附图说明
图1为盾构管片加载试验力时的状态示意图；
图2为本发明盾构管片试验装置中未安装盾构管片的俯视示意图；
图3为图2中单个支座的结构示意图；
图4为本发明盾构管片试验装置中安装有盾构管片的俯视示意图；
图5为图4中第一连接板的横截面结构示意图；
图6为对应于图5的俯视结构示意图；
图7为图4中第二连接板的横截面结构示意图；
图8为对应于图7的俯视结构示意图。
具体实施方式
为利于对本发明的结构的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
参照图1，为盾构管片加载试验力时的状态示意图。参照图2，为本发明盾构隧道管片接头试验装置中未安装盾构管片的俯视示意图。
结合图1和图2所示，本发明提供了一种盾构隧道管片接头力学性能试验装置，包括：四面围合的反力架100；抵靠于该反力架100左侧内壁的第一施力件1，用于向盾构管片5(图中从左向右)施加径向轴压力；抵靠于该反力架100下侧内壁的第二施力件2，用于向盾构管片5(图中从下向上)施加具有设定偏心距X的环向轴压力F；第一支座3，包括第一抵靠面与第二抵靠面，第一抵靠面抵靠于反力架100的上侧内壁，第二抵靠面用于连接盾构管片5的第一接头面；第二支座4，包括第三抵靠面与第四抵靠面，第三抵靠面用于连接盾构管片5的第二接头面，第四抵靠面抵靠于第二施力件2的顶头。
较为优选地，上述的第一施力件1以及第二施力件2为千斤顶，第二施力件2与反力架100的内壁之间固设有千斤顶支座6，第二施力件2抵靠于该千斤顶支座6。
参照图3，为图2中单个支座的结构示意图。如图3所示，第一支座3的第二抵靠面以及第二支座4的第三抵靠面为倾斜端面，以供与盾构管片5的第一接头面以及第二接头面适配连接。
参照图4，为本发明盾构隧道管片接头试验装置中安装有盾构管片的俯视示意图。结合图1和图4所示，将一块弧形的盾构管片5设置于反力架100内，该盾构管片5包括有位于反力架100上下两侧的第一接头面与第二接头面；第一支座3的第二抵靠面以及第二支座4的第三抵靠面上设有卡槽，盾构管片5的上下两接头面分别卡设于卡槽内，若干固定螺杆7穿过卡槽进而紧固盾构管片5。其中，该盾构管片5的弧形面向左凸伸，第二施力件2对应于盾构管片5的偏心距X。
较为优选地，第一支座3通过一个连接座8连接于反力架100的内壁，该连接座8具体包括对应拼接的第一连接板80以及第二连接板82，第一连接板80螺栓紧固于反力架100上，第二连接板82与第一支座3的第一抵靠面螺栓紧固，以此方式定位第一支座3。
参照图5至图8所示，第一连接板80上具有用于拼接的槽口802，第二连接板82上具有凸起822，该凸起822对应插设于上述的槽口802内，以此通过第一连接板80限位第二连接板82。
在具有上述结构特征后，结合图2至图8所示，本发明可按以下过程进行实施：
a.按要求制作第一连接板80以及第二连接板82，将第一连接板80螺栓紧固于反力架100的上侧内壁，将第二连接板82与第一连接板80插合连接；
b.将第二连接板82与第一支座3螺栓紧固；
c.对应于第一支座3的安装位置，上下对称设置第二支座4；
d.吊装一块盾构管片5，通过固定螺杆7，将盾构管片5的上下两接头面分别固定于第一支座3与第二支座4的卡槽上；
e.对应于盾构管片5的弧形面，将第一施力件1抵靠固定于反力架100的内壁上并反向顶住盾构管片5的拼接处；
f.对应于盾构管片5的偏心距X的位置，通过千斤顶支座6，将第二施力件2抵靠紧固于反力架100的下侧内壁并反向顶住第二支座4。
g.同时启动第一施力件1以及第二施力件2，通过第一施力件1对盾构管片5施加从左往右的径向轴压力，通过第二施力件2对盾构管片5施加从下往上的环向轴压力F。
以此，得到精确的试验数据。
完成上述实施过程后，应能体现出本发明以下特点：
利用本装置进行加载能更加准确真实地模拟出隧道衬砌结构接头刚度在实际工程中的受力情况，更加符合实际工程中隧道接头的力学行为，从而使其试验测试数据更准确、可靠，能为隧道工程的设计、施工与维护提供准确、可靠的试验依据。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
Claims (7)
1.一种盾构隧道管片接头力学性能试验装置，其特征在于，包括：
反力架；
盾构管片，设置于所述反力架内且包括第一接头面与第二接头面；
第一支座，包括第一抵靠面与第二抵靠面，所述第一抵靠面抵靠于所述反力架，所述第二抵靠面连接于所述第一接头面；
第二支座，包括第三抵靠面与第四抵靠面，所述第三抵靠面连接于所述第二接头面；
第一施力件，抵靠于所述反力架与所述盾构管片之间，用于向所述盾构管片施加径向轴压力；
第二施力件，抵靠于所述反力架与所述第二支座的第四抵靠面之间，用于向所述盾构管片施加具有设定偏心距的环向轴压力。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述第一支座通过连接座连接于所述反力架的内壁。
3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，
所述连接座包括对应拼接的第一连接板以及第二连接板，所述第一连接板紧固于所述反力架上且具有槽口，所述第二连接板与所述第一抵靠面紧固连接，所述第二连接板上具有凸起，所述凸起对应插设于所述槽口内。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述第二抵靠面以及所述第三抵靠面上设有卡槽，所述第一接头面以及所述第二接头面分别卡设于所述卡槽内，若干固定螺杆穿过所述卡槽进而紧固所述盾构管片。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述第一接头面以及所述第二接头面为倾斜端面，所述第二抵靠面与所述第一接头面适配连接，所述第三抵靠面与所述第二接头面适配连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的试验装置，其特征在于，
所述第一施力件以及所述第二施力件为千斤顶，所述盾构管片为弧形。
7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，
所述第二施力件与所述反力架的内壁之间固设有千斤顶支座。
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