[发明专利]管片加载试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及盾构实验测试领域，特指一种管片加载试验装置。

背景技术

在大型城市交通日益拥堵的今天，地下轨道交通的重要性日渐突出。而在我国地下交通的建设中，盾构法得到了广泛的应用。盾构管片设计作为盾构法施工中重要的一环，直接决定了盾构法施工三成乃至接近一半的成本和施工的安全系数。可以说如何在避免浪费的前提下设计出能够确保安全的盾构管片在很大程度上决定了一次盾构施工的好坏。因此必须事先对盾构管片的力学性能进行试验，模拟实际载荷，验证各项设计指标。

目前常见的尤其是国内常见的盾构管片试验方式主要是缩小比例的模型试验，局部试验和简化试验等方式。以上试验由于结构的粗略化，材料的离散性和尺寸效应等因素限制，难以真实反映出盾构管片的细部特征和力学特性。而在1：1等比例整环试验方面，国外主要有：2003年,日本H.Nakamura等学者进行了双圆矩形盾构衬砌1：1原型试验研究；2003年，德国易北河第四座公路隧道外径达13.75m(建造时为世界之最)为验证衬砌管片的承载能力和稳定性进行了1:1整环试验；2000年,同济大学与上海市隧道工程轨道交通设计研究院合作进行了单圆衬砌1:1原型试验；2002年，上海隧道股份有限公司对轨道交通杨浦线(M8线)双圆盾构管片进行1:1力学加载试验；2006年张冠军等以宁波开明街—药行街地下人行通道为背景工程，对异形(矩形)盾构管片力学特性进行了1：1全比例试验。以上及其他一些1：1的原型试验，虽然能较好的反映出盾构管片的真实受力情况，但也存在着各种不足。主要有以下几点：由于承受反力的外框架结构强度和安装空间的限制能够施加的载荷相对较小，无法模拟大埋深下深遂管片的载荷情况；另外管片试验装置为加载内拉载荷，往往采取了在试验管片上打孔的连接方式，破坏了管片自身的结构强度，从而影响实验测试结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种管片加载试验装置，解决现有管片试验装置存在的外框架施加的载荷相对较小而无法模拟大埋深的载荷情况和为实现对管片加载内拉载荷而采用管片上打孔的连接方式从而破坏了管片自身的结构强度而影响实验测试结果准确性的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种管片加载试验装置，包括：

围设于实验管片外周的框架系统，所述框架系统的内侧设有支撑于所述实验管片外侧面的第一加载件，通过所述第一加载件向所述实验管片施加沿所述实验管片径向的外压载荷；以及

设于所述实验管片内部的内拉系统，所述内拉系统的端部设有套设于所述实验管片上的环形结构，所述环形结构上位于所述实验管片外侧的部分设有支撑于所述实验管片外侧面的第二加载件，通过所述第二加载件向所述实验管片施加沿所述实验管片径向的内拉载荷。

本发明的框架系统为实验管片提供外压载荷，内拉系统为实验管片提供内拉载荷，且内拉系统采用环形结构套设在实验管片上，使得内拉系统在不破坏实验管片本身的结构强度下，提高对实验管片加载的载荷，从而保证了实验测试结果的准确性。

本发明管片加载试验装置的进一步改进在于，所述内拉系统包括设于所述实验管片内部中心处的圆台结构和围绕所述圆台结构周缘设置的呈辐射状的多个拉结组件，所述拉结组件的端部设有所述环形结构。

本发明管片加载试验装置的进一步改进在于，所述环形结构包括连接梁、连接于所述连接梁顶部的上翼梁、连接于所述连接梁底部的下翼梁以及拉结连接所述上翼梁和所述下翼梁的连接杆；

所述连接梁位于所述实验管片的外侧并与所述实验管片的外侧面之间留有一定间距，所述连接梁上设有多个所述第二加载件；

所述连接杆位于所述实验管片的内侧并与所述实验管片的内侧面之间留有一定间距；

所述上翼梁位于所述实验管片的上端侧并与所述实验管片的上端面之间留有一定间距；

所述下翼梁位于所述实验管片的下端侧并与所述实验管片的下端面之间留有一定间距。

本发明管片加载试验装置的进一步改进在于，所述下翼梁上设有支撑于所述实验管片下端面的第三加载件，通过所述第三加载件向所述实验管片施加沿所述实验管片宽度方向的纵向拉紧力。

本发明管片加载试验装置的进一步改进在于，还包括贴设并固定于所述实验管片外侧面的多个第一分配梁；

所述第二加载件的施力端抵靠于对应的所述第一分配梁上。