[发明专利]可三向加载的多功能衬砌管片接头力学性能试验系统

摘要

本发明提供一种可三向加载的多功能衬砌管片接头力学性能试验系统，其主要包括自平衡框架子系统、加载子系统、试件支座子系统、试件运送子系统、加载控制子系统、数据采集子系统。加载子系统采用模块化设计，通过不同的组合能完成盾构隧道衬砌管片环间剪切试验、弯矩传递试验、纵缝转角刚度试验、纵缝径向剪切试验等。该系统能较好地模拟盾构隧道衬砌管片接头在实际情况下的三项受力状态，能完成多种不同的加载方式以测得盾构隧道衬砌管片接头力学参数，以及其他类似结构的力学特性。

主权项

一种可三向加载的多功能衬砌管片接头力学性能试验系统，其特征是包括以下部分：自平衡框架子系统，主要包括构成平衡框架结构的主框架(1)和连接梁(2)，所述主框架(1)包括两个框架顶梁(101)、两个框架底梁(102)、两个左框架立柱(103)和两个右框架立柱(104)，所述两个左框架立柱(103)之间设有两个连接梁(2)，所述两个右框架立柱(104)之间设有两个连接梁(2)；加载子系统，主要包括X向加载子系统、Y向加载子系统、Z向加载子系统，其中：X向加载子系统主要包括X向加载作动器(11)、X向加载右反力梁(1001)、X向加载左反力梁(1002)，所述X向加载右反力梁(1001)两端分别固定在两个右框架立柱(104)上，所述X向加载作动器(11)固定在X向加载右反力梁(1001)上，所述X向加载左反力梁(1002)两端分别固定在两个左框架立柱(103)上；Y向加载子系统主要包括Y向加载顶部反力梁(3)、Y向加载顶部作动器(8)、Y向荷载分配梁(4)、Y向加载顶部垫梁(5)、Y向加载底部反力梁(6)、Y向加载底部作动器(9)、Y向加载底部垫梁(7)，所述Y向加载顶部反力梁(3)两端分别固定在两个框架顶梁(101)下部，所述Y向加载顶部作动器(8)固定在Y向加载顶部反力梁(3)下部，所述Y向荷载分配梁(4)与Y向加载顶部作动器(8)加载头相连，所述Y向加载顶部垫梁(5)与Y向荷载分配梁(4)下部连接，所述Y向加载底部反力梁(6)两端分别固定在两个框架底梁(102)上，所述Y向加载底部作动器(9)固定在Y向加载底部反力梁(6)上部，所述Y向加载底部垫梁(7)与Y向加载底部作动器(9)加载头相连；Z向加载子系统主要包括两个Z向加载框架前立柱(121)、两个Z向加载框架后立柱(122)、两个Z向加载上拉杆(131)、两个Z向加载下拉杆(132)、Z向加载前反力梁(141)、Z向加载后反力梁(142)、Z向加载垫梁(15)和Z向加载作动器(16)，所述Z向加载前反力梁(141)两端分别固定在两个Z向加载框架前立柱(121)上，所述Z向加载后反力梁(142)两端分别固定在两个Z向加载框架后立柱(122)上，所述Z向加载作动器(16)固定在Z向加载前反力梁(141)上，所述Z向加载垫梁(15)与Z向加载作动器(16)加载头相连，所述每个Z向加载上拉杆(131)两端分别固定在同侧的Z向加载框架前立柱(121)和Z向加载框架后立柱(122)上部，所述每个Z向加载下拉杆(132)两端分别固定在同侧的Z向加载框架前立柱(121)和Z向加载框架后立柱(122)下部；试件支座子系统，主要包括左右两个支座，每个支座包括支座支撑块(17)，与支座支撑块(17)配合用于固定试验管片的支座固定块(18)，所述支座和框架底梁(102)之间设有若干块垫板(19)，所述垫板(19)之间设有钢棒(20)，所述支座和X向加载左反力梁(1002)之间设有柱状铰(21)；试件运送子系统，主要包括两个Z向基座及分别设于两个Z向基座上的轨道(25)，两个前进后退油缸(26)，所述每个前进后退油缸(26)一端固定在一个Z向加载框架前立柱(121)上，另一端固定在一个Z向基座上，所述每个轨道(25)上安装有两个高度调节油缸(23)，所述每个高度调节油缸(23)下部装有与所述轨道(25)相配合的滚轮(24)，所述两个高度调节油缸(23)上部设有一试件临时支撑梁(22)；加载控制子系统，主要包括电液加载控制器(27)，所述电液加载控制器(27)通过电液伺服阀来控制X向加载作动器(11)、Y向加载顶部作动器(8)、Y向加载底部作动器(9)、Z向加载作动器(16)、高度调节油缸(23)和前进后退油缸(26)的动作；数据采集子系统，主要包括上位计算机，与上位计算机相连的数据采集器，置于试件内部和表面、并与数据采集器相连的传感器。