CN106679909A - 盾构管片试验竖向加载设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构管片试验竖向加载设备，包括：拼接而成的管状框架，供试验的盾构管片组装在该框架内侧；复数个加载施力件，分别固接于所述框架内壁的上部以及下部的两侧，且朝向所述盾构管片的外壁用以施加试验力；复数个底部弹性支座，分别固接于所述框架内壁的底部，且朝向所述盾构管片的外壁；复数个管片夹紧装置，分别夹设于复数圈所述盾构管片的两侧；多个传感器，分别装设于所述盾构管片的内壁的各分块上，用于测量盾构管片内壁的各分快在加载过程中所产生的位移；至少一个应力云图摄影测量设备，装设于所述框架内侧，用于测量及显示盾构管片内壁的应力和盾构管片内壁的收敛变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验加载装置，具体涉及一种盾构管片试验竖向加载设备。
背景技术
盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。此外，盾构管片也是盾构法隧道的永久衬砌结构，由此盾构管片的质量直接关系到隧道的整体质量和安全，并且影响隧道的防水性能及耐久性能，而等比例的整环管片试验是有效检验管片结构受力性能与变形特性的方法之一。
为了检验盾构管片的质量，通常采用盾构管片试验设备来对盾构管片的性能进行测试。现阶段盾构管片的加载方式主要有水平放置的管片加载方式以及竖向放置的管片加载方式，其中水平放置的管片加载方式主要适用于埋深较深，自重效应较小的多环或单环拼装管片，而竖向放置的管片加载方式则适用于埋深较浅，自重对比荷载影响较大的多环拼装管片。
目前，盾构管片试验加载设备多为水平加载设备，虽然也有适用于竖向盾构管片试验的竖向加载设备，但是现有的加载设备多使用全液压缸加载，不能有效的模拟盾构管片底部的边界条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效模拟盾构管片底部边界条件的盾构管片试验竖向加载设备。
为实现上述技术效果，本发明公开了一种盾构管片试验竖向加载设备，所述盾构管片由各分块拼装组成，该盾构管片试验竖向加载设备包括：
拼接而成的管状框架，供试验的盾构管片组装在所述框架的内侧；
复数个加载施力件，分别固接于所述框架内壁的上部以及框架内壁下部的两侧，且该复数个加载施力件分别朝向所述盾构管片的外壁用以施加试验力；
复数个底部弹性支座，分别固接于所述框架内壁的底部，且该复数个底部弹性支座分别朝向所述盾构管片的外壁；
本发明盾构管片试验竖向加载设备的改进在于，其还包括复数个管片夹紧装置，分别夹设于复数圈所述盾构管片的两侧并夹紧所述复数圈盾构管片。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步改进在于，其还包括复数个传感器，分别装设于所述盾构管片的内壁的各分块上，用于测量盾构管片内壁的各分快在加载过程中所产生的位移。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步在于，其还包括复数个传感器顶铁，分别装设于所述盾构管片的内壁的各分块上，并且一个传感器顶铁对应接触一个传感器。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步在于，其还包括至少一个应力云图摄影测量设备，装设于所述框架内侧；当应力云图摄影测量设备的数目为复数个时，该复数个应力云图摄影测量设备沿盾构管片内壁环向设置于框架上，用于测量及显示盾构管片内壁的应力和盾构管片内壁的收敛变形。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步在于，所述管片夹紧装置具有两个平行对应设置的垫板，两个平行设置的垫板之间穿设有锚杆，且该两个平行设置的垫板之间的距离大于所述复数圈盾构管片两侧之间的距离。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步在于，所述每一管片夹紧装置的一个垫板朝向另一垫板的一侧装设有一夹紧油缸，所述锚杆即位于夹紧油缸的四周。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步在于，所述加载施力件是加载油缸。
本发明盾构管片试验竖向加载设备的进一步在于，所述弹性支座是弹性橡胶垫，用来模拟盾构管片底部的边界条件。
本发明盾构管片试验竖向加载设备通过在框架内壁的下部设置朝向盾构管片外壁的弹性支座来模拟盾构管片底部的边界条件，更真实的模拟了盾构管片的受力情况，并且应力云图摄影测量设备以及传感器的设置，可以简单清晰的收集试验数据，方便盾构管片的质量分析。
附图说明
图1为本发明盾构管片试验竖向加载设备的正视图；
图2为本发明盾构管片试验竖向加载设备的管片夹紧装置的示意图；
图3为本发明盾构管片试验竖向加载设备的传感器和传感器顶铁的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例中的盾构管片10由各分块拼装组成。本发明盾构管片试验竖向加载设备具有一拼接而成的管状框架20，供试验的盾构管片10即组装在该框架20的内侧，所述框架20用以承受试验加载的反向作用力。所述框架20内壁的上部以及下部的左右两侧固设有复数个加载施力件30，该加载施力件30朝向盾构管片10的外壁，用以对盾构管片10施加试验力；所述框架20内壁的下部的底部固设有复数个底部弹性支座40，该底部弹性支座40朝向盾构管片10的外壁，用以模拟盾构管片10底部的边界条件，从而更真实的模拟盾构管片10的受力情况；复数圈所述盾构管片10的前后两侧夹设有管片夹紧装置50，该管片夹紧装置50用以对盾构管片10进行夹紧，从而模拟盾构管片10的圈与圈之间的受力环境。
如图1所示，本发明盾构管片试验竖向加载设备还具有至少一个应力云图摄影测量设备60，该应力云图摄影测量设备60装设于框架20上，其摄像头601朝向盾构管片10的内壁，且该摄像头601可旋转拍摄盾构管片10不同位置处的内壁，从而该应力云图摄影测量设备60用于测量和显示盾构管片10内壁的应力以及盾构管片10内壁的收敛变形。结合图3，本发明盾构管片试验竖向加载设备还包括复数个传感器70以及和该传感器70数目相同的复数个传感器顶铁72，且传感器70与传感器顶铁72一一对应设置。所述传感器70固定安装于盾构管片10内壁各分块的合适位置；所述传感器顶铁72呈L形，且该传感器顶铁72的一面固定安装于盾构管片10内壁各分块的合适位置，传感器顶铁72的另一面与传感器70的顶针701相接触，从而通过传感器70测量盾构管片10内壁各分块在试验加载过程中所产生的位移。另外，传感器顶铁72也可由其他钢性顶片代替。
结合图1和图2，所述管片夹紧装置50包括两个平行对应设置的垫板52，该两个平行设置的垫板52之间穿设有锚杆54，管片夹紧装置50还具有一夹紧油缸56，该夹紧油缸56装设于每一管片夹紧装置50的一个垫板52朝向另一垫板52的一侧，锚杆54即设置于夹紧油缸56的四周。管片夹紧装置50对盾构管片10进行夹紧时，所述两个平行设置的垫板52分别位于盾构管片10的两侧，夹紧油缸56位于盾构管片10的一侧，并通过该夹紧油缸56的动作对盾构管片10进行夹紧。在本实施例中，垫板52为矩形状，锚杆54的数量为4根，该4根锚杆54分别穿设于垫板52的四角。
本实施例中的盾构管片10由各钢筋混凝土分块拼装组成。较佳地，框架20为钢结构框架，所述框架20包括四部分，该四部分分别为图1中所示的框架20上部的左右两部分以及框架20下部的左右两部分，该四部分通过螺栓相互连接组成沿盾构管片10的外壁轮廓封闭围合的框架20。
结合图1至图3，本发明盾构管片试验竖向加载设备可按以下过程实施：
a.加载施力件30的安装
根据盾构管片10试验加载所需加载力的位置和角度，将加载施力件30通过螺栓安装于框架20内壁上部以及下部两侧的合适位置，较佳地，加载施力件30为加载油缸。
b.底部弹性支座40的安装
根据盾构管片10试验加载所需的底部边界条件，将底部弹性支座40通过螺栓安装于框架20内壁下部的底部的合适位置，较佳地，底部弹性支座40为弹性橡胶垫。
c.框架20下部的拼装
对已经安装了加载施力件30以及底部弹性支座40的框架20的下部进行拼装，框架20下部的左右两部分通过螺栓连接，待螺栓的锚固完成之后，将该框架20的下部竖向放置于平整的地面之上，使底部弹性支座40靠近底面。
d.盾构管片10的安装
将盾构管片10底部的各分块分别放置于已经完成拼装的框架20下部的合适位置上，然后自下而上依次拼装盾构管片10的各分块，拼装过程中，盾构管片10的各分块通过螺栓相互连接，由此完成盾构管片10的安装。
e.管片夹紧装置50的安装
在完成拼装的盾构管片10的前后两侧安装管片夹紧装置50，使该管片夹紧装置50的两个垫板52分别位于盾构管片10的前后两侧，锚杆54则分别位于盾构管片10的内壁和外壁两侧，所述夹紧油缸56朝向盾构管片10，由此通过夹紧油缸56动作，实现盾构管片10的环与环之间的夹紧，从而模拟盾构管片10的环与环之间的作用力。
f.框架20上部的拼装
通过吊装将框架20上部的左右两部分吊至与框架20下部对应的位置，然后通过螺栓将框架20上部的左右两部分连接，并通过螺栓将框架20的上部与框架20的下部连接。
g.传感器70和传感器顶铁72的安装
将传感器70分别安装于盾构管片10内壁的各分块的合适位置，并将传感器顶铁72也分别安装于盾构管片10内壁的各分块的合适位置，且使传感器顶铁72的一面固定在盾构管片10内壁的各分块上，而传感器顶铁72的另一面与该分块上的传感器70的顶针701接触。较佳地，传感器70通过胶粘的方式固定于盾构管片10内壁的各分块上；传感器顶铁72的一面也通过胶粘的方式固定于盾构管片10内壁的各分块上。
h.应力云图摄影测量设备60的安装
将应力云图摄影测量设备60固定安装于框架20上的合适位置。较佳地，应力云图摄影测量设备60的数量为多个时，该多个应力云图摄影测量设备60沿盾构管片10的内壁环向设置于框架20上。
本发明盾构管片试验竖向加载设备进行试验加载时，通过加载施力件30对盾构管片10提供加载力，而框架20则用来承受该加载力的反向作用力，底部弹性支座40模拟盾构管片10底部的边界条件，管片夹紧装置50通过夹紧油缸56对盾构管片10进行夹紧，模拟盾构管片10环与环之间的作用力。加载时，通过传感器70测量盾构管片10内壁的各分快在加载过程中所产生的位移，通过应力云图摄影测量设备60测量及显示盾构管片10内壁的应力和盾构管片10内壁的收敛变形，由此完成盾构管片10的竖向加载试验。
本发明盾构管片试验竖向加载设备，通过增加底部弹性支座模拟盾构管片底部的边界条件，以及在盾构管片两侧夹设管片夹紧装置来模拟盾构管片环与环之间的作用力，从而更真实的模拟盾构管片的受力情况。传感器以及应力云图摄影测量设备对试验数据进行收集，从而对盾构管片的质量进行分析。
Claims (9)
1.一种盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于，包括：
拼接而成的管状框架，供试验的盾构管片组装在所述框架内侧；
复数个加载施力件，分别固接于所述框架内壁的上部以及框架内壁下部的两侧，所述复数个加载施力件分别朝向所述盾构管片的外壁用以施加试验力；
复数个底部弹性支座，分别固接于所述框架内壁的底部，所述复数个底部弹性支座分别朝向所述盾构管片的外壁。
2.根据权利要求1所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于，还包括：复数个管片夹紧装置，分别夹设于复数圈所述盾构管片的两侧并夹紧所述复数圈盾构管片。
3.根据权利要求1所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于，还包括：复数个传感器，分别装设于所述盾构管片的内壁上。
4.根据权利要求2所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于，还包括：复数个传感器顶铁，分别装设于所述盾构管片的内壁上，一个所述传感器顶铁对应接触一个所述传感器。
5.根据权利要求1所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于，还包括：至少一个应力云图摄影测量设备，装设于所述框架内侧。
6.根据权利要求1所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于：所述管片夹紧装置具有两个平行对应设置的垫板，两个平行设置的所述垫板之间穿设有锚杆。
7.根据权利要求5所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于：所述每一管片夹紧装置的一个垫板朝向另一垫板的一侧装设有一夹紧油缸，所述锚杆位于所述夹紧油缸的四周。
8.根据权利要求1所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于：所述框架是钢结构框架；所述加载施力件是加载油缸。
9.根据权利要求1所述的盾构管片试验竖向加载设备，其特征在于：所述弹性支座是弹性橡胶垫。
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