[发明专利]一种全尺寸隧道足尺模型试验装备及试验方法

说明书

本发明涉及试验装备技术领域，尤其是涉及一种全尺寸隧道足尺模型试验装备及试验方法。试验装备包括反力结构和加载设备；通过调整模块构件的长度，及多个模块构件组合形成反力结构。通过构件模块化组合、构件长度可变的反力结构设计，可在大部分构件交叉使用的前提下，形成适应不同隧道形状、不同外径的试验试件的反力结构，可大幅提高足尺模型试验装备形状适应能力。千斤顶延长杆与反力结构角度可调，试验前可根据试件形状调整加载设备与反力结构水平方向夹角、净距，试验过程中可自动修正试件变形导致的加载设备的千斤顶偏位，进一步提高足尺模型试验装备形状适应能力和试验准备阶段工作效率。

技术领域

本发明涉及试验装备技术领域，尤其是涉及一种全尺寸隧道足尺模型试验装备及试验方法。

背景技术

在隧道工程领域，由于假定少、结果直观，足尺模型试验一直是最有效的研究手段之一。隧道足尺模型试验是采用真实隧道结构构件进行的大规模试验，离不开试验装备及配套方法的支撑。

目前的主流的隧道足尺模型试验将隧道试件水平放置，采用垂直试件弧面的液压千斤顶进行试验加载，千斤顶反力有两种方式进行平衡：1、千斤顶反力作用于试件外侧闭合的反力系统(反力框架或反力基坑)实现平衡，例如专利CN205562159U、CN110618037A；2、千斤顶反力通过拉杆传递到位于试件中心的闭合环形结构，通过千斤顶反力的对称张拉实现平衡，例如专利CN203465148U、CN105910838A。

隧道足尺模型试验装备在支撑足尺模型试验的同时，也对足尺模型试验产生诸多限制，与如今隧道外径、形状、受力工况日益多样化的发展趋势相矛盾：1、早期试验装备灵活性不佳，进行不同形状、尺寸隧道试件试验或移动、转动、增加加载点位时，需要新增设备构件甚至重新制作试验核心构件；2、早期试验装备试验荷载施加后，不能根据试验试件变形实时反馈调整试验荷载，与隧道受力-变形-荷载反馈的真实情况相悖。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种全尺寸隧道足尺模型试验装备，该试验装备能够解决现有技术中存在的问题；

本发明的第二目的在于提供一种全尺寸隧道足尺模型试验方法，其采用如以上所述的全尺寸隧道足尺模型试验装备进行足尺模型试验。

本发明提供了一种全尺寸隧道足尺模型试验装备，其包括反力结构和加载设备，所述加载设备与反力结构连接；

所述反力结构包括多个模块构件，通过调整模块构件的长度，及多个模块构件组合形成反力结构。

优选的，所述加载设备通过延长杆与反力结构连接，延长杆与反力结构拆卸连接，且两者之间的角度可调。

优选的，所述反力结构在竖直方向上分层设置，在水平方向上，每一层均为闭合环状结构。

优选的，所述模块构件包括直线段模块和曲线段模块，直线段模块和曲线段模块拼接组成环状结构。

优选的，所述直线段模块为长度可调结构。

优选的，所述直线段模块包括多段直线段构件，且相邻直线段构件之间为伸缩连接结构。

优选的，各层反力结构之间通过立柱连接，且底层反力结构与地面之间设置有底座。

优选的，所述加载设备包括千斤顶及控制系统，且千斤顶加载导致试件变形时，通过加载控制系统实时反馈调整各个千斤顶的荷载。

每层反力结构内侧均对应的设置有一层千斤顶层。

优选的，所述延长杆通过快速接头与反力结构连接，所述快速接头与延长杆、反力结构均拆卸连接。

优选的，所述快速接头包括固定座和活络端，所述活络端相对于固定座角度可调。