CN109520839A - 一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，包括可变角度反力架；可变角度反力架包括两个结构相同的承力支座以及位于两个承力支座之间的承力面板，承力支座放置于试验管片的接缝面上；承力支座上设有转动定位孔和圆弧形的滑槽，转动定位孔设于滑槽对应的圆心位置；承力面板的端部设有第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆穿过转动定位孔后由第一螺母锁定位置，第二螺杆穿过滑槽后由第二螺母锁定位置，承力面板可以第一螺杆为转轴绕滑槽转动；承力面板的中心设有供接头螺栓穿过的通孔；还包括有用于提供拉拔力的加载千斤顶。本发明适合复杂环境下对不同形式的管片螺栓接头进行快速、高效地抗拉拔性能试验。

Description

一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置
技术领域
本发明涉及一种抗拉性能试验装置，具体涉及到一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置。
背景技术
随着中国城市化进程加速推进和盾构技术的日益成熟，采用盾构法修建隧道越来越多地应用于城市地铁、市政项目、越江跨海等工程，越来越复杂的环境条件给盾构隧道的建设提出了更高的要求。由于盾构隧道是由管片通过螺栓连接而成的一种装配式结构，大量的研究表明，盾构隧道接头是整个结构受力及变形的薄弱部位。当盾构隧道受到地震、纵向地层变形、施工荷载、水位变化等因素影响时，会发生纵向变形，而隧道纵向变形通常对隧道结构非常不利，当纵向变形或变形曲率达到一定量值之后，隧道即可能发生环缝张开，严重时会造成纵向接头受拉破坏；而深埋排水隧道在满水状态下，接头轴力减小，弯矩增大，环向接头的变形问题同样突出。通常需要实施管片接头试验对其受力特征进行研究。
目前针对盾构隧道的试验研究主要有管片接头试验和衬砌整环试验等。管片接头试验用于研究刚度有效率、接缝张角等；衬砌整环足尺试验主要用于研究隧道整体承载力、变形特性、弯矩传递、接缝转角、防水特性及裂缝分布和结构破坏模式等。以上两种试验研究对于接头细部构造的力学特性和破坏特征涉及较少，且试验周期长、试验条件要求高、试验设备复杂、造价高，无法高效、快速地对管片接头的抗拉性能进行研究。
对于盾构隧道螺栓接头，常见的接头形式有直螺栓、弯螺栓和斜螺栓，为了研究螺栓接头在运营状态下的特性，需要对接头进行沿管片接缝面外法线方向的抗拉性能试验。同时，针对斜螺栓，按照设计要求，需要对预埋螺栓套的抗拔能力进行试验，故需要对接头进行沿螺栓轴向的抗拉性能试验。目前尚未有试验装置能同时对不同螺栓形式、不同拉拔工况进行模拟。
发明内容
本发明提供了一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，用于对不同接头形式的盾构隧道螺栓接头进行沿螺栓轴向和沿管片接缝面外法线方向进行抗拉性能试验。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，包括可变角度反力架；可变角度反力架包括两个结构相同的承力支座以及位于两个承力支座之间的承力面板，承力支座放置于试验管片的接缝面上；承力支座上设有转动定位孔和圆弧形的滑槽，转动定位孔设于滑槽对应的圆心位置；承力面板的端部设有第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆穿过转动定位孔后由第一螺母锁定位置，第二螺杆穿过滑槽后由第二螺母锁定位置，承力面板可以第一螺杆为转轴绕滑槽转动；承力面板的中心设有供接头螺栓穿过的通孔；还包括有用于提供拉拔力的加载千斤顶。
根据上述方案，所述加载千斤顶为空心千斤顶；接头螺栓依次穿过加载千斤顶和承力面板后与试验管片中预埋的螺栓套连接。
进一步的，还包括有垫圈；接头螺栓依次穿过垫圈、加载千斤顶、承力面板后与试验管片中预埋的螺栓套连接。
根据上述方案，还包括有承力垫板，所述可变角度反力架的承力支座固定连接于承力垫板的顶部；承力垫板的底部通过加载千斤顶连接于试验管片的接缝面上，承力垫板上设有供接头螺栓穿过的通孔；接头螺栓依次穿过承力面板和承力垫板后与试验管片中预埋的螺栓套连接。
进一步的，还包括有垫圈；接头螺栓依次穿过垫圈、承力面板、承力垫板后与试验管片中预埋的螺栓套连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单、造价低廉、易拆卸、运输方便，适合复杂环境下对不同形式的管片螺栓接头进行快速、高效地抗拉拔性能试验；避免试验管片放入大型管片接头加载试验系统中的切割、重浇筑、安装、调试、拆卸等工作，节约成本，提高试验效率；可变角度反力架承力面角度可调节，能适应不同角度的斜螺栓、直螺栓和弯螺栓接头等，且可变角度反力架与千斤顶的组合方式多样，既可实现与大型管片接头加载系统一致的沿接缝面外法线方向的拉拔工况，也可实现大型管片接头加载系统无法完成的沿螺栓轴向的拉拔工况，检测套筒抗拉强度。
附图说明
图1为本发明用于斜螺栓接头沿螺栓轴向进行拉拔试验时的结构示意图；
图2为本发明用于斜螺栓接头沿管片接缝面外法线方向进行拉拔的结构示意图；
图3为本发明用于直螺栓接头进行拉拔试验时的结构示意图；
图4为本发明用于弯螺栓接头进行拉拔试验时的结构示意图；
图5为本发明中的可变角度反力架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，图中各标号的释义为：试验管片1，接头螺栓2，可变角度反力架3，垫圈4，加载千斤顶5，承力垫板6，接缝面10，手孔11，承力面板31，承力支座32。
本发明包括可变角度反力架3和加载千斤顶5。可变角度反力架3包括两个承力支座32以及位于两个承力支座32之间的承力面板31。承力支座32上设有转动定位孔和圆弧形的滑槽，转动定位孔设于滑槽对应的圆心位置。承力面板31的端部设有第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆穿过转动定位孔后由第一螺母锁定位置，第二螺杆穿过滑槽后由第二螺母锁定位置，承力面板31可以第一螺杆为转轴绕滑槽转动。承力面板31的中心设有供接头螺栓2穿过的通孔。加载千斤顶5为空心千斤顶。
对于不同类型的接头螺栓2的抗拉性能试验，本发明具有不同的组装方式：
1、对于斜螺栓接头形式
①、沿螺栓轴向进行拉拔试验的工况
可变角度反力架3的承力支座32放置于试验管片1的接缝面10上，根据斜螺栓的倾斜角度转动承力面板31，使接缝面10上待测螺栓孔正对承力面板31，斜螺栓依次穿过垫圈4、加载千斤顶5、承力面板31后与试验管片1中预埋的螺栓套连接。
②、沿管片接缝面外法线方向进行拉拔的工况
此工况需要用到承力垫板6。可变角度反力架3的承力支座31固定连接于承力垫板6的顶部，承力垫板6的底部通过加载千斤顶5连接于试验管片1的接缝面10上，承力垫板6上设有供接头螺栓2穿过的通孔。根据斜螺栓的倾斜角度转动承力面板31，使接缝面10上待测螺栓孔正对承力面板31，斜螺栓依次穿过垫圈4、承力面板31、承力垫板6后与试验管片1中预埋的螺栓套连接。
2、对于直螺栓接头形式
可变角度反力架3的承力支座32放置于试验管片1的接缝面10上，调整承力面板31角度使之处于水平位置，使接缝面10上待测螺栓孔正对承力面板31，直螺栓依次穿过垫圈4、加载千斤顶5、承力面板31后与试验管片1中预埋的螺栓套连接。
3、对于弯螺栓接头形式
此工况需要用到承力垫板6。可变角度反力架3的承力支座31固定连接于承力垫板6的顶部，承力垫板6的底部通过加载千斤顶5连接于试验管片1的接缝面10上，承力垫板6上设有供接头螺栓2穿过的通孔。根据弯螺栓端部的倾斜角度转动承力面板31，使弯螺栓端部轴线与承力面板31的外法线平行，弯螺栓依次穿过垫圈4、承力面板31、承力垫板6后与试验管片1中预埋的螺栓套连接。

Claims (5)

1.一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，其特征在于：包括可变角度反力架(3)；可变角度反力架(3)包括两个结构相同的承力支座(32)以及位于两个承力支座(32)之间的承力面板(31)，承力支座(32)放置于试验管片(1)的接缝面(10)上；承力支座(32)上设有转动定位孔和圆弧形的滑槽，转动定位孔设于滑槽对应的圆心位置；承力面板(31)的端部设有第一螺杆和第二螺杆，第一螺杆穿过转动定位孔后由第一螺母锁定位置，第二螺杆穿过滑槽后由第二螺母锁定位置，承力面板(31)可以第一螺杆为转轴绕滑槽转动；承力面板(31)的中心设有供接头螺栓(2)穿过的通孔；还包括有用于提供拉拔力的加载千斤顶(5)。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，其特征在于：所述加载千斤顶(5)为空心千斤顶；接头螺栓(2)依次穿过加载千斤顶(5)和承力面板(31)后与试验管片(1)中预埋的螺栓套连接。
3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，其特征在于：还包括有垫圈(4)；接头螺栓(2)依次穿过垫圈(4)、加载千斤顶(5)、承力面板(31)后与试验管片(1)中预埋的螺栓套连接。
4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，其特征在于：还包括有承力垫板(6)，所述可变角度反力架(3)的承力支座(31)固定连接于承力垫板(6)的顶部；承力垫板(6)的底部通过加载千斤顶(5)连接于试验管片(1)的接缝面(10)上，承力垫板(6)上设有供接头螺栓(2)穿过的通孔；接头螺栓(2)依次穿过承力面板(31)和承力垫板(6)后与试验管片(1)中预埋的螺栓套连接。
5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道螺栓接头抗拉性能多功能试验装置，其特征在于：还包括有垫圈(4)；接头螺栓(2)依次穿过垫圈(4)、承力面板(31)、承力垫板(6)后与试验管片(1)中预埋的螺栓套连接。
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