[发明专利]模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置及方法

权利要求书

1.模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

包括一节由盾构管片（6）组成的盾构管，盾构管内壁设置有密封层（4），两端设置有密封层侧板（12），密封层（4）和密封层侧板（12）组成的密封空间内纵向布置有PVC管；

盾构管端部设置有浇筑口（17），通过预留浇筑管道（16）接入PVC管之间的预留浇筑空间（7）中；

PVC管之间的间隙中布置有预留加热丝（8），与外部的温度控制系统（9）相接；

盾构管内外壁分别设置有内侧应变片（18）和外侧应变片（19），与外部的应力应变控制系统（11）相接。

2.根据权利要求1所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

盾构管内壁的密封层（4）外还设置有隔热层（5）。

3.根据权利要求1所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

PVC管包括管径不同的多种PVC管，包括大号PVC管（1）、中号PVC管（2）和小号PVC管（3），间隔分布。

4.根据权利要求1所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

盾构管管壁上设置有预留排气管道（13）。

5.根据权利要求1所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

盾构管管壁上设置有预留排液管道（14）。

6.根据权利要求5所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

预留排液管道（14）的管道口设置有密封口（15）。

7.根据权利要求1所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

应力应变控制系统（11）接入微机控制系统（10）并互通。

8.根据权利要求1所述的模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验装置，其特征在于：

内侧应变片（18）和外侧应变片（19）的环向布置间隔角度为22.5°。

9.模拟地铁盾构隧道管片初始应力的试验方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：搭建预埋构件系统：

先放置隔热层（5）与密封层（4），在密闭空间中放置大号PVC管（1）、中号PVC管（2）与小号PVC管（3），同时在PVC管周边布置预留加热丝（8）；

在密闭空间中，安装预留排气孔道（13）、预留排液通道（14）与预留浇筑管道（16），同时安装密封口（15）与浇注口（17）；

最后安装密封层（4）两侧的密封层侧板（12），整个预埋构件完成；

步骤二：浇筑管片内部空间形成一个整体：

通过浇注口（17）、预留浇筑管道（16）与预留排气孔道（13），浇筑液体，充满整个密封空间，等待液体的热量散发使液体转变为固体；

步骤三：管片上部填土：

管片中的固体充满了整个空间，在内部约束管片径向位移，保证管片结构的稳定与安全，同时管片与固体形成的整体能够承受额外的荷载， 故可以开展上部的填土工作；

步骤四：固体融化并测量管片应力：

将预留加热丝（8）连接到温度控制系统（9），管片内外侧应变片连接到应力应变控制系统（11），应力应变控制系统（11）连接微机控制系统（10），通过温度控制系统（9）控制预留加热丝（8）温度，达到一定的温度后固体会融化为液体，液体通过预留排液孔道与密封口从密闭空间排出；

同时在固体融化时刻，管片与土层共同承受上部土层荷载，管片结构逐渐处于受力状态，此时通过微机控制系统（10）与应力应变控制系统（11）时刻监控与记录管片应力。