[发明专利]马蹄形盾构管片结构承载力性能卧式加载试验系统及方法

说明书

一种马蹄形盾构管片结构承载力性能卧式加载试验系统，包括管片支座、加载纵梁、钢筋混凝土反力墙、型钢反力柱、千斤顶、锚具、主动受拉钢绞线和被动受拉钢绞线，所述管片支座上设置有拼装成环的管片；所述管片环外侧设有加载环梁，且该加载环梁在外侧环绕布置；所述加载纵梁设置在加载环梁外侧；所述千斤顶设置在加载纵梁外侧；所述千斤顶通过所述锚具锚固的主动受拉钢绞线与钢筋混凝土反力墙进行连接；所述钢筋混凝土反力墙设置在管片环内部，通过所述型钢反力柱固定；所述型钢反力柱设置在钢筋混凝土反力墙内外侧，并与所述千斤顶通过锚具锚固的主动受拉钢绞线连接；所述型钢反力柱设置在钢筋混凝土反力墙内外侧。

技术领域

本发明涉及盾构管片承载力性能试验领域，具体涉及一种马蹄形盾构管片结构承载力性能卧式加载试验系统及方法。

背景技术

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。

针对盾构隧道原型管片衬砌结构试验能够较真实实现对管片砌结构的细部特征及结构承载能力、失稳、破坏特征等力学特性的测试。因此，条件允许情况下宜开展原型管片砌试验，以探明整环原型管片衬砌结构的力学性能。总的来看，由于原型结构试验耗资很大、试验周期长，且易受外界环境的干扰，试验的难度大，因此国内外盾构隧道管片衬砌结构的原型试验开展并不多，针对大断面马蹄形盾构隧道的原型试验研究更是首次。

以往的盾构管片原型加载试验装置有采用立式的也有采用卧式的，许多为圆型管片，不设反力墙，根据对称性进行对拉，几乎无不平衡力，大部分反力墙设在结构外侧，采用钢结构，在千斤顶作用下施以压力，但反力墙在外侧作用的方式，由于结构尺寸大，受力和材料用量也大，经济性不佳。因此，迫切需要发明一种尽量减小反力墙尺寸，造价省，加载系统建造便捷，材料用量少，安装简便，可重复利用，管片受力均匀，且能够较为真实地模拟实际荷载的管片结构承载力性能试验的加载系统。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种马蹄形盾构管片结构承载力性能试验卧式加载试验系统及方法，其中马蹄形盾构管片结构承载力性能试验卧式加载试验系统的具体技术方案如下：一种马蹄形盾构管片结构承载力性能卧式加载试验系统，包括管片支座(10)、加载纵梁(7)、加载环梁(8)、钢筋混凝土反力墙(1)、型钢反力柱(4)、千斤顶(5)、锚具(6)、主动受拉钢绞线(2)和被动受拉钢绞线(3)，其特征在于：所述管片支座(10)上设置有拼装成环的管片(9)；

所述管片(9)的外圆周面上分布有加载环梁(8)；

所述加载纵梁(7)设置在加载环梁(8)外侧；

所述千斤顶(5)设置在加载纵梁(7)外侧；

所述千斤顶(5)通过所述锚具(6)锚固的主动受拉钢绞线(2)与钢筋混凝土反力墙(1)进行连接；

所述钢筋混凝土反力墙(1)设置在环形的管片(9)内，通过所述型钢反力柱(4)固定；

所述被动受拉钢绞线(3)穿设在钢筋混凝土反力墙(1)上，该被动受拉钢绞线(3)两端分别伸出钢筋混凝土反力墙(1)的外圆周面，通过锚具(6)锚固，对钢筋混凝土反力墙(1)进行约束。

其中，马蹄形盾构管片结构承载力性能试验卧式加载试验方法的具体方案如下：采用以下步骤，

步骤一：首先在管片支座(10)上进行管片(9)的卧式拼装，并进行调整，保证加载点与钢筋混凝土反力墙(1)相应预留孔对齐，并且保证上下两侧端面平整，接头端面贴合，无错台；

步骤二：在环状的管片(9)外侧环绕布置加载环梁(8)，分上下两环，距管片(9)上下边缘的距离均为1/4管片(9)幅宽，保证加载环梁(8)与管片(9)紧密贴合；