[发明专利]一种管片-道床最小粘接力测定装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种管片‑道床最小粘接力测定装置及测试方法，包括模拟盾构管片和设置在模拟盾构管片内下部的模拟道床；模拟盾构管片和模拟道床之间设置有隔板；还设置有一端固定设置在模拟盾构管片外侧下端，另一端依次穿过模拟盾构管片、隔板和道床的固定杆；导线一端连接固定杆上端，另一端依次经过设置在道床上的滑轮、模拟盾构管片侧壁，连接到设置在模拟盾构管片外侧的固定支架；道床上还设置有用于提供测试所需动载的动载装置；还设置有用于采集导线拉力的力传感器；本发明考虑了隧道运营条件下振动作用对结构的影响，更符合隧道实际情况，实现了最小粘接力的直接测量。

技术领域

本发明涉及隧道性能检测评价技术领域，具体涉及一种管片-道床最小粘接力测定装置及测试方法。

背景技术

随着城市化进程越来越快，地铁隧道建设已经得到了快速的发展，盾构法隧道施工为地下空间建设提供保证；在盾构隧道施工中，隧道管片采用预制管片直接拼装，在管片拼装完成后进行混凝土现浇道床；管片结构与道床结构之间存在一定的粘接力；粘接力是保持管片与道床整体性的主要作用力；在列车振动作用下管片与道床的整体性受到影响，当振动荷载超过粘接力大小时，管片与道床的振动变形不协调，会产生剥离、渗水冒浆等一系列问题，缩短使用寿命，影响安全。因此，获取道床-管片粘接力数值对保障隧道运营安全十分重要。

目前还没有简单有效的设备及方法获取这一数值；对于粘接力主要由理论研究、数值模拟与室内试验：如第一汽车基团公司公开的一种评价厚有机涂层粘接强度的模拟试验方法；取试片2片，在试验区域之间放置尼龙粉，使试验区搭接，置于上下两砝码之间，放置于烘箱中；一段时间后取出冷却到室温，在非金属材料拉力强度试验机上进行粘接力测定，取平均值为试验结果。该方法能评价有机涂层粘接强度，但考虑到道床-管片结构并非单纯有机涂层粘接，其粘接力与有机涂层粘接强度有一定区别，因此并不适用于道床-管片结构的研究。《现浇无砟轨道轨枕结构对新老混凝土粘接面应力状态的影响》基于热力学，以有限元分析软件为平台，编写了整体道床轨道新老混凝土粘接面结构静力分析及热-结构耦合瞬态分析的程序。建立整体道床模型，对模型中新老混凝土粘接面的温度场、温度梯度、温度应力及结构应力进行分析。该方法通过有限元软件进行数值模拟，分析粘接面的应力状态。主要考虑了温度应力的影响，没有考虑列车动荷载，同时该方法主要通过理论仿真来研究，实际过程是一个复杂的状态，不是理想材料，在实际应用中存在一定的局限性。

现有的适用于厚有机涂层间粘接强度测定的方法，并不适用于隧道管片-道床之间粘接力的测量；因为管片与道床之间并非依靠有机涂层粘接，而是在既有混凝土管片上浇筑混凝土形成的粘接力；管片、道床均为大型结构，不能直接依靠拉力强度试验机检测，最后作用力形式不同，管片-道床结构承受振动荷载，不能简单等同于拉力。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点提出一种可以模拟现场情况，考虑振动荷载作用，直观获取粘接力数值的管片-道床最小粘接力测定装置及测试方法。

本发明采用的技术方案是：一种管片-道床最小粘接力测定装置，包括模拟盾构管片和设置在模拟盾构管片内下部的模拟道床；模拟盾构管片和模拟道床之间设置有隔板；还设置有一端固定设置在模拟盾构管片外侧下端，另一端依次穿过模拟盾构管片、隔板和道床的固定杆；导线一端连接固定杆上端，另一端依次经过设置在道床上的滑轮、模拟盾构管片侧壁，连接到设置在模拟盾构管片外侧的固定支架；道床上还设置有用于提供测试所需动载的动载装置；还设置有用于采集导线拉力的力传感器。

进一步的，所述导线通过预紧螺栓与固定支架连接。

进一步的，所述模拟道床内设置有供固定杆穿过的第一套筒。

进一步的，所述固定杆采用钢筋制备，一端通过螺栓固定设置在模拟盾构管片外壁。

进一步的，所述模拟盾构管片侧壁上设置有供导线穿过的第二套筒。

一种管片-道床最小粘接力测定装置的测试方法，包括以下步骤：