[发明专利]一种管片间传力衬垫等效模拟的试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种管片间传力衬垫等效模拟的试验装置及试验方法，装置包括支撑架，位于整个装置的最底部；加压夹持机构，设置在所述支撑架上部；两个水泥块试件，并排布置在所述加压夹持机构上，分别是第一水泥块试件和第二水泥块试件，两个水泥块试件的相邻侧壁之间设有两个相对布置的传力衬垫；锤击振动机构，用于向两个所述水泥块试件施加自上而下地锤击振动；薄膜振动加速度传感器，设置在水泥块试件与传力衬垫之间；薄膜应力传感器，设置在两个所述传力衬垫之间的接触面上。本发明在获得传力衬垫接触刚度即应力应变特性的同时，还可获得传力衬垫接触的阻尼特性，有利于获得更准确的盾构隧道振动计算结果，为数值计算软件阻尼特性的获得方法。

技术领域

本发明涉及材料性能本构构建领域的测试方法和装置，尤其是涉及一种管片间传力衬垫等效模拟的试验装置及试验方法。

背景技术

随着城市轨道交通建设的加快发展，其运营时引起的振动问题也引起了广泛关注。而作为当今城市轨道地下建设主流形式的盾构隧道，不同于传统方式浇筑的隧道，盾构隧道中存在有大量由管片拼接造成的接缝和管片间的接触面，这也导致振动波在盾构隧道中的传播规律明显不同于传统浇筑方式的隧道。

管片间接缝（两管片的接触面）通常由三部分组成：“水泥-水泥”，“传力衬垫-传力衬垫”以及“密封条-密封条”。盾构隧道振动相关研究已表明盾构隧道管片间接触具有明显的阻尼特性，但现有研究通常不考虑管片间接触阻尼，且现有测定盾构隧道传力衬垫接触本构装置及方法仅能获得传力衬垫接触刚度，并不能获得接触的阻尼特性（应力应变特性），这使得在数值计算软件中模拟振动在盾构隧道中传播的精度较为不足。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种可模拟盾构隧道传力衬垫工作状态的测试装置，及使用该装置获得传力衬垫间接触的本构关系的测试方法。本发明所述测试装置及方法在获得传力衬垫接触刚度（应力应变特性）的同时，还可获得传力衬垫接触的阻尼特性，克服了现有装置和技术无法获得准确的盾构隧道传力衬垫接触阻尼特性的问题，为在数值计算软件中更精确地模拟振动在盾构隧道及相关结构中传播提供了阻尼特性获得方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种管片间传力衬垫等效模拟的试验装置，包括：

支撑架，位于整个装置的最底部；

加压夹持机构，设置在所述支撑架上部；

两个水泥块试件，并排布置在所述加压夹持机构上，分别是第一水泥块试件和第二水泥块试件，两个水泥块试件的相邻侧壁之间设有两个相对布置的传力衬垫；

锤击振动机构，用于向两个所述水泥块试件施加自上而下地锤击振动；

薄膜振动加速度传感器，设置在水泥块试件与传力衬垫之间；

薄膜应力传感器，设置在两个所述传力衬垫之间的接触面上。

所述加压夹持机构包括：

一根水平布置的螺杆，其上设有旋向相反的两个螺纹段，分别是第一螺纹段和第二螺纹段；

第一螺母移动副，安装在所述第一螺纹段上，所述第一螺母移动副上固定连接有第一压板；

第二螺母移动副，安装在所述第二螺纹段上，所述第二螺母移动副上固定连接有第二压板；

两个所述螺母移动副的底部通过滚/滑单元与所述支撑架滚/滑支撑连接；

螺杆转动带动两个螺母移动副朝相反的方向水平直线移动，进而带动两个压板对两个水泥块试件施加夹持力。

所述螺杆的两端连接有转盘。

所述锤击振动机构包括：

底座，其上侧设置有一固定限位套柱；