本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)加載裝置，具體涉及一種盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)管片是盾構(gòu)施工的主要裝配構(gòu)件，是隧道的最外層屏障，承擔(dān)著抵抗土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用。此外，盾構(gòu)管片也是盾構(gòu)法隧道的永久襯砌結(jié)構(gòu)，由此盾構(gòu)管片的質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的整體質(zhì)量和安全，并且影響隧道的防水性能及耐久性能，而等比例的整環(huán)管片試驗(yàn)是有效檢驗(yàn)管片結(jié)構(gòu)受力性能與變形特性的方法之一。

為了檢驗(yàn)盾構(gòu)管片的質(zhì)量，通常采用盾構(gòu)管片試驗(yàn)設(shè)備來(lái)對(duì)盾構(gòu)管片的性能進(jìn)行測(cè)試?，F(xiàn)階段盾構(gòu)管片的加載方式主要有水平放置的管片加載方式以及豎向放置的管片加載方式，其中水平放置的管片加載方式主要適用于埋深較深，自重效應(yīng)較小的多環(huán)或單環(huán)拼裝管片，而豎向放置的管片加載方式則適用于埋深較淺，自重對(duì)比荷載影響較大的多環(huán)拼裝管片。

目前，盾構(gòu)管片試驗(yàn)加載設(shè)備多為水平加載設(shè)備，雖然也有適用于豎向盾構(gòu)管片試驗(yàn)的豎向加載設(shè)備，但是現(xiàn)有的加載設(shè)備多使用全液壓缸加載，不能有效的模擬盾構(gòu)管片底部的邊界條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠有效模擬盾構(gòu)管片底部邊界條件的盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明公開(kāi)了一種盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備，所述盾構(gòu)管片由各分塊拼裝組成，該盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備包括：

拼接而成的管狀框架，供試驗(yàn)的盾構(gòu)管片組裝在所述框架的內(nèi)側(cè)；

復(fù)數(shù)個(gè)加載施力件，分別固接于所述框架內(nèi)壁的上部以及框架內(nèi)壁下部的兩側(cè)，且該復(fù)數(shù)個(gè)加載施力件分別朝向所述盾構(gòu)管片的外壁用以施加試驗(yàn)力；

復(fù)數(shù)個(gè)底部彈性支座，分別固接于所述框架內(nèi)壁的底部，且該復(fù)數(shù)個(gè)底部彈性支座分別朝向所述盾構(gòu)管片的外壁；

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的改進(jìn)在于，其還包括復(fù)數(shù)個(gè)管片夾緊裝置，分別夾設(shè)于復(fù)數(shù)圈所述盾構(gòu)管片的兩側(cè)并夾緊所述復(fù)數(shù)圈盾構(gòu)管片。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)在于，其還包括復(fù)數(shù)個(gè)傳感器，分別裝設(shè)于所述盾構(gòu)管片的內(nèi)壁的各分塊上，用于測(cè)量盾構(gòu)管片內(nèi)壁的各分快在加載過(guò)程中所產(chǎn)生的位移。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步在于，其還包括復(fù)數(shù)個(gè)傳感器頂鐵，分別裝設(shè)于所述盾構(gòu)管片的內(nèi)壁的各分塊上，并且一個(gè)傳感器頂鐵對(duì)應(yīng)接觸一個(gè)傳感器。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步在于，其還包括至少一個(gè)應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備，裝設(shè)于所述框架內(nèi)側(cè)；當(dāng)應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備的數(shù)目為復(fù)數(shù)個(gè)時(shí)，該復(fù)數(shù)個(gè)應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備沿盾構(gòu)管片內(nèi)壁環(huán)向設(shè)置于框架上，用于測(cè)量及顯示盾構(gòu)管片內(nèi)壁的應(yīng)力和盾構(gòu)管片內(nèi)壁的收斂變形。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步在于，所述管片夾緊裝置具有兩個(gè)平行對(duì)應(yīng)設(shè)置的墊板，兩個(gè)平行設(shè)置的墊板之間穿設(shè)有錨桿，且該兩個(gè)平行設(shè)置的墊板之間的距離大于所述復(fù)數(shù)圈盾構(gòu)管片兩側(cè)之間的距離。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步在于，所述每一管片夾緊裝置的一個(gè)墊板朝向另一墊板的一側(cè)裝設(shè)有一夾緊油缸，所述錨桿即位于夾緊油缸的四周。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步在于，所述加載施力件是加載油缸。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的進(jìn)一步在于，所述彈性支座是彈性橡膠墊，用來(lái)模擬盾構(gòu)管片底部的邊界條件。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備通過(guò)在框架內(nèi)壁的下部設(shè)置朝向盾構(gòu)管片外壁的彈性支座來(lái)模擬盾構(gòu)管片底部的邊界條件，更真實(shí)的模擬了盾構(gòu)管片的受力情況，并且應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備以及傳感器的設(shè)置，可以簡(jiǎn)單清晰的收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，方便盾構(gòu)管片的質(zhì)量分析。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的正視圖；

圖2為本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的管片夾緊裝置的示意圖；

圖3為本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備的傳感器和傳感器頂鐵的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施例中的盾構(gòu)管片10由各分塊拼裝組成。本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備具有一拼接而成的管狀框架20，供試驗(yàn)的盾構(gòu)管片10即組裝在該框架20的內(nèi)側(cè)，所述框架20用以承受試驗(yàn)加載的反向作用力。所述框架20內(nèi)壁的上部以及下部的左右兩側(cè)固設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)加載施力件30，該加載施力件30朝向盾構(gòu)管片10的外壁，用以對(duì)盾構(gòu)管片10施加試驗(yàn)力；所述框架20內(nèi)壁的下部的底部固設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)底部彈性支座40，該底部彈性支座40朝向盾構(gòu)管片10的外壁，用以模擬盾構(gòu)管片10底部的邊界條件，從而更真實(shí)的模擬盾構(gòu)管片10的受力情況；復(fù)數(shù)圈所述盾構(gòu)管片10的前后兩側(cè)夾設(shè)有管片夾緊裝置50，該管片夾緊裝置50用以對(duì)盾構(gòu)管片10進(jìn)行夾緊，從而模擬盾構(gòu)管片10的圈與圈之間的受力環(huán)境。

如圖1所示，本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備還具有至少一個(gè)應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60，該應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60裝設(shè)于框架20上，其攝像頭601朝向盾構(gòu)管片10的內(nèi)壁，且該攝像頭601可旋轉(zhuǎn)拍攝盾構(gòu)管片10不同位置處的內(nèi)壁，從而該應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60用于測(cè)量和顯示盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的應(yīng)力以及盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的收斂變形。結(jié)合圖3，本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備還包括復(fù)數(shù)個(gè)傳感器70以及和該傳感器70數(shù)目相同的復(fù)數(shù)個(gè)傳感器頂鐵72，且傳感器70與傳感器頂鐵72一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述傳感器70固定安裝于盾構(gòu)管片10內(nèi)壁各分塊的合適位置；所述傳感器頂鐵72呈L形，且該傳感器頂鐵72的一面固定安裝于盾構(gòu)管片10內(nèi)壁各分塊的合適位置，傳感器頂鐵72的另一面與傳感器70的頂針701相接觸，從而通過(guò)傳感器70測(cè)量盾構(gòu)管片10內(nèi)壁各分塊在試驗(yàn)加載過(guò)程中所產(chǎn)生的位移。另外，傳感器頂鐵72也可由其他鋼性頂片代替。

結(jié)合圖1和圖2，所述管片夾緊裝置50包括兩個(gè)平行對(duì)應(yīng)設(shè)置的墊板52，該兩個(gè)平行設(shè)置的墊板52之間穿設(shè)有錨桿54，管片夾緊裝置50還具有一夾緊油缸56，該夾緊油缸56裝設(shè)于每一管片夾緊裝置50的一個(gè)墊板52朝向另一墊板52的一側(cè)，錨桿54即設(shè)置于夾緊油缸56的四周。管片夾緊裝置50對(duì)盾構(gòu)管片10進(jìn)行夾緊時(shí)，所述兩個(gè)平行設(shè)置的墊板52分別位于盾構(gòu)管片10的兩側(cè)，夾緊油缸56位于盾構(gòu)管片10的一側(cè)，并通過(guò)該夾緊油缸56的動(dòng)作對(duì)盾構(gòu)管片10進(jìn)行夾緊。在本實(shí)施例中，墊板52為矩形狀，錨桿54的數(shù)量為4根，該4根錨桿54分別穿設(shè)于墊板52的四角。

本實(shí)施例中的盾構(gòu)管片10由各鋼筋混凝土分塊拼裝組成。較佳地，框架20為鋼結(jié)構(gòu)框架，所述框架20包括四部分，該四部分分別為圖1中所示的框架20上部的左右兩部分以及框架20下部的左右兩部分，該四部分通過(guò)螺栓相互連接組成沿盾構(gòu)管片10的外壁輪廓封閉圍合的框架20。

結(jié)合圖1至圖3，本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備可按以下過(guò)程實(shí)施：

a.加載施力件30的安裝

根據(jù)盾構(gòu)管片10試驗(yàn)加載所需加載力的位置和角度，將加載施力件30通過(guò)螺栓安裝于框架20內(nèi)壁上部以及下部?jī)蓚?cè)的合適位置，較佳地，加載施力件30為加載油缸。

b.底部彈性支座40的安裝

根據(jù)盾構(gòu)管片10試驗(yàn)加載所需的底部邊界條件，將底部彈性支座40通過(guò)螺栓安裝于框架20內(nèi)壁下部的底部的合適位置，較佳地，底部彈性支座40為彈性橡膠墊。

c.框架20下部的拼裝

對(duì)已經(jīng)安裝了加載施力件30以及底部彈性支座40的框架20的下部進(jìn)行拼裝，框架20下部的左右兩部分通過(guò)螺栓連接，待螺栓的錨固完成之后，將該框架20的下部豎向放置于平整的地面之上，使底部彈性支座40靠近底面。

d.盾構(gòu)管片10的安裝

將盾構(gòu)管片10底部的各分塊分別放置于已經(jīng)完成拼裝的框架20下部的合適位置上，然后自下而上依次拼裝盾構(gòu)管片10的各分塊，拼裝過(guò)程中，盾構(gòu)管片10的各分塊通過(guò)螺栓相互連接，由此完成盾構(gòu)管片10的安裝。

e.管片夾緊裝置50的安裝

在完成拼裝的盾構(gòu)管片10的前后兩側(cè)安裝管片夾緊裝置50，使該管片夾緊裝置50的兩個(gè)墊板52分別位于盾構(gòu)管片10的前后兩側(cè)，錨桿54則分別位于盾構(gòu)管片10的內(nèi)壁和外壁兩側(cè)，所述夾緊油缸56朝向盾構(gòu)管片10，由此通過(guò)夾緊油缸56動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)管片10的環(huán)與環(huán)之間的夾緊，從而模擬盾構(gòu)管片10的環(huán)與環(huán)之間的作用力。

f.框架20上部的拼裝

通過(guò)吊裝將框架20上部的左右兩部分吊至與框架20下部對(duì)應(yīng)的位置，然后通過(guò)螺栓將框架20上部的左右兩部分連接，并通過(guò)螺栓將框架20的上部與框架20的下部連接。

g.傳感器70和傳感器頂鐵72的安裝

將傳感器70分別安裝于盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的各分塊的合適位置，并將傳感器頂鐵72也分別安裝于盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的各分塊的合適位置，且使傳感器頂鐵72的一面固定在盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的各分塊上，而傳感器頂鐵72的另一面與該分塊上的傳感器70的頂針701接觸。較佳地，傳感器70通過(guò)膠粘的方式固定于盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的各分塊上；傳感器頂鐵72的一面也通過(guò)膠粘的方式固定于盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的各分塊上。

h.應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60的安裝

將應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60固定安裝于框架20上的合適位置。較佳地，應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，該多個(gè)應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60沿盾構(gòu)管片10的內(nèi)壁環(huán)向設(shè)置于框架20上。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)加載時(shí)，通過(guò)加載施力件30對(duì)盾構(gòu)管片10提供加載力，而框架20則用來(lái)承受該加載力的反向作用力，底部彈性支座40模擬盾構(gòu)管片10底部的邊界條件，管片夾緊裝置50通過(guò)夾緊油缸56對(duì)盾構(gòu)管片10進(jìn)行夾緊，模擬盾構(gòu)管片10環(huán)與環(huán)之間的作用力。加載時(shí)，通過(guò)傳感器70測(cè)量盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的各分快在加載過(guò)程中所產(chǎn)生的位移，通過(guò)應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備60測(cè)量及顯示盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的應(yīng)力和盾構(gòu)管片10內(nèi)壁的收斂變形，由此完成盾構(gòu)管片10的豎向加載試驗(yàn)。

本發(fā)明盾構(gòu)管片試驗(yàn)豎向加載設(shè)備，通過(guò)增加底部彈性支座模擬盾構(gòu)管片底部的邊界條件，以及在盾構(gòu)管片兩側(cè)夾設(shè)管片夾緊裝置來(lái)模擬盾構(gòu)管片環(huán)與環(huán)之間的作用力，從而更真實(shí)的模擬盾構(gòu)管片的受力情況。傳感器以及應(yīng)力云圖攝影測(cè)量設(shè)備對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，從而對(duì)盾構(gòu)管片的質(zhì)量進(jìn)行分析。