CN113432998B - 一种隧道衬砌的分布载荷施加装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道衬砌的分布载荷施加装置及方法，所述装置包括荷载分配系统、荷载传递系统和荷载控制系统；所述荷载分配系统的数量设有若干个，荷载分配系统通过反力架与隧道衬砌模型相连接，荷载分配系统通过连接管与荷载传递系统相连通，荷载传递系统上设有配重块，配重块与荷载控制系统相连接。本发明通过配重块对液体产生的压力作为荷载源并通过控制配重块分布来实现余弦形式荷载的施加，且局部加载和减载可同时完成。本发明适用于隧道衬砌小型结构模型试验的、可对衬砌结构施加余弦形式分布荷载；且系统简单，实验准确率高。

Description

一种隧道衬砌的分布载荷施加装置及方法

技术领域

本发明涉及隧道工程施工监测技术领域，涉及隧道衬砌室内结构模型试验，特别是指一种隧道衬砌的分布载荷施加装置及方法，可以为矿山法或盾构法施工的隧道衬砌小型结构模型试验的加载提供技术支持。

背景技术

在隧道建设和运营过程中，隧道衬砌结构的承载性能和安全状态历来是交通建设和管理部门重点关注的核心内容，尤其是在大跨度、深埋、越江海水下隧道等复杂条件下隧道建设和运营中的隧道衬砌结构开裂、渗漏水、局部掉块、整体垮塌等病害和灾害的发生，极大地促进了隧道及地下工程界对隧道衬砌结构承载性能和破坏机理的关注和研究，由于该问题的复杂性，隧道衬砌结构模型试验是主要研究手段之一，其主要思路是在室内按照一定比例制作隧道衬砌结构模型，通过加载系统施加荷载直至衬砌结构丧失承载能力。

目前，关于隧道室内模型试验的既有专利的加载方法主要有：

（1）千斤顶加载：通过液压系统进行荷载的分配和控制，例如，何川等在盾构隧道结构圆形试验装置中设置对拉梁，通过对拉梁上的千斤顶和对拉锚索对管片衬砌结构施加土压荷载（中国专利 CN 101403645 A）；刘学增等在环箍梁和圆形挡板之间放置若干千斤顶对盾构隧道施加均布荷载（中国专利 CN 109269900 A）；洪开荣等通过液压站、执行结构和控制系统组成的液压系统对隧道加载试验平台的荷载进行控制（中国专利CN 103775399A）；苏洁等在隧道三维模型加载试验台的加载系统包括千斤顶和为千斤顶输出压力的液压泵组，千斤顶为2组，每组7个千斤顶，千斤顶沿着隧道周边均匀间隔布置（中国专利CN208547543U）。

但由千斤顶、液压泵组和液压控制系统等组成的加载系统存在以下问题：加载系统构成复杂，最终施加到隧道衬砌结构上的真实荷载的大小需要多重校验；造价高昂，试验费用贵，试验设备利用率低；加载装置体积庞大，不适用于小型隧道结构模型试验。

（2）通过千斤顶张拉沿着隧道衬砌结构外周布置的钢绞线施加荷载，公开号为CN101403645A的中国发明专利，可以模拟隧道衬砌结构承受的均匀分布的径向水压。

（3）通过在隧道衬砌结构外周或内壁环向布置一个整体式气囊或者水囊对隧道结构施加均布荷载，这种方法在隧道衬砌结构模型试验中应用较多，如赵旭等在隧道地下结构振动台地质力学模型试验中采用气囊加载系统，其中气囊加载系统分为竖向和侧向加载系统（中国专利CN 112067477 A）；张雪辉等在环状隧道衬砌的气压式加载系统中，在反力框架与环状隧道衬砌试件之间设置气囊，气囊连接充放气控制机构（中国专利CN108414726 A）；郭瑞等在用于输水隧道结构模型试验的水压加载装置中，通过橡胶气囊加压装置和供气及保压装置对隧道进行加载（中国专利CN 107121342 A）。

通过钢绞线、整体式气囊或水囊对隧道施加荷载的优点是试验灵活，适用范围广泛，可应用于隧道衬砌小型结构模型试验，尤其是气囊方法应用较多，但该类加载方法的问题是：可以在隧道径向施加均匀分布荷载，但是对于沿着隧道周边复杂分布的荷载形式，既有装置和方法不便于实施。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种隧道衬砌的分布载荷施加装置及方法，通过配重块对液体产生的压力作为小型隧道衬砌模型的荷载源并通过控制隧道衬砌模型周边的配重块分布来实现余弦形式荷载的施加，适用于隧道衬砌小型结构模型试验、可对衬砌结构施加余弦形式分布荷载，解决了现有技术中加载系统复杂、实验设备利用率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道衬砌的分布载荷施加装置，包括荷载分配系统、荷载传递系统和荷载控制系统；所述荷载分配系统的数量设有若干个，荷载分配系统通过反力架与隧道衬砌模型相连接，荷载分配系统通过连接管与荷载传递系统相连通，荷载传递系统上设有配重块，配重块与荷载控制系统相连接。

优选地，所述荷载分配系统包括荷载分配梁和水平荷载套筒，水平荷载套筒内设有液体，水平荷载套筒通过连接管与荷载传递系统相连接；所述水平荷载套筒一端连接反力架，水平荷载套筒另一端与荷载分配梁相连接，荷载分配梁连接隧道衬砌模型。

优选地，所述反力架包括两个荷载反力环梁，两个荷载反力环梁环梁之间通过多个荷载反力竖梁相连接，荷载反力竖梁与水平荷载套筒固定连接；荷载反力竖梁之间通过斜撑相连接。

优选地，所述水平荷载套筒与荷载分配梁相连的端部设有荷载输出膜。

优选地，所述荷载传递系统包括竖向荷载套筒，竖向荷载套筒内设有液体，竖向荷载套筒通过连接管连接水平荷载套筒；所述竖向荷载套筒上部活动设有荷载托盘，荷载托盘上设有配重块。

优选地，所述荷载控制系统设置在荷载传递系统的上方，荷载控制系统包括天平梁和支座梁，天平梁设置在支座梁上，天平梁两端均设有吊环，吊环通过吊绳与吊梁相连接，吊梁设置在液压缸上，吊梁下部设有多个与配重块相匹配的吊钩。

优选地，所述竖向荷载套筒固定在荷载架上，荷载控制系统安装在控制架上，控制架设置在荷载架的上方，且控制架和荷载架的中心上下对齐。

优选地，所述荷载架包括荷载架支柱，荷载架支柱上固定有荷载架底板和荷载架顶板，竖向荷载套筒的上部固定在荷载架顶板上，竖向荷载套筒的下部固定在荷载架底板上；所述控制架包括控制架支柱，控制架支柱上设有控制架顶梁和控制架底梁，控制架顶梁设置在控制架底梁的上方，支座梁安装在控制架顶梁上，控制架底梁上设有支撑梁，液压缸固定在支撑梁上。

优选地，所述反力架与隧道衬砌模型之间设有四组荷载分配系统，每组荷载分配系统关于隧道衬砌模型的中心对称分布；每组中设有7个荷载分配系统，荷载传递系统内设有7个竖向荷载套筒，每组荷载分配系统中关于中心对称的4个荷载分配系统的水平荷载套筒通过连接管与一个竖向荷载套筒相连接。

一种隧道衬砌的分布载荷施加方法，步骤如下：

在荷载传递系统的荷载托盘上放置相同总重的配重块，控制一侧的液压缸上升、另一侧的液压缸下降，下降的液压缸将与其对应的吊梁上的配重块降入到一部分竖向荷载套筒的荷载托盘上，在配重块的作用下，竖向荷载套筒内的液体传送至水平荷载套筒对隧道衬砌模型进行施加压力；同时上升的液压缸带动一部分竖向荷载套筒上荷载托盘上的配重块完全脱离荷载托盘，与竖向荷载套筒相连接的水平荷载套筒内的液体流入竖向荷载套筒，减少了对隧道衬砌模型施加的压力。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）可对小型隧道衬砌结构模型施加荷载：以小直径水平荷载套筒内液体压力的点状荷载通过荷载分配梁转变为线荷载，从而对衬砌结构施加荷载，水平荷载套筒的直径较小，构造简单，可根据模型试验尺寸灵活控制隧道衬砌模型的线荷载数量，实现密集加载的目的。

（2）荷载传递路径简单，荷载值准确、无波动。采用配重块以及配重块的增减进行荷载大小的控制，荷载的校验直观、简单、易行。

（3）可对隧道衬砌结构施加余弦形式分布荷载：通过构造简单的荷载控制系统可实现在隧道周边实现上下、左右对称的余弦形式分布荷载的增量加载，余弦形式分布荷载是盾构隧道管片衬砌解析分析中的主要荷载分解方式，采用该形式分布荷载作为试验荷载，试验结果有解析结果作为参照和对比，利于试验结果数据的校验、判释。

（4）增量加载过程省力：利用分布荷载的特点和杠杆原理作为增量荷载控制的手段，加载时通过增加侧的配重块重量来提升减载侧的配重块，并辅以液压缸升降配合，使得加载过程的操作省力、快捷，以实现加载和减载的近似同时完成。

（5）全套装置安装简单，造价低，试验费用不高：与大型的以液压千斤顶和电子及液压荷载控制系统为特征的整环足尺试验相比，试验费用低廉，可安排大量对比和对照工况，使对隧道衬砌模型的结构承载性能的影响变量的研究更系统、全面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明图1的I-I向剖面的示意图。

图3为本发明图2中II-II向剖面的示意图。

图4为本发明荷载传递系统的结构示意图。

图5为本发明图4中III-III向剖面的示意图。

图6为本发明荷载控制系统的结构示意图。

图7为本发明图6中IV-IV向剖面的示意图。

图8为本发明图6中的V-V剖面的示意图。

图中：1—A荷载连接管，2—B荷载连接管，3—C荷载连接管，4—D荷载连接管，5—E荷载连接管，6—F荷载连接管，7—G荷载连接管，8—荷载反力环梁，9—水平荷载套筒，10—荷载分配梁，11—隧道衬砌模型，12—荷载反力竖梁，13—荷载输出膜，14—荷载架支柱，15—荷载架底板，16—荷载架顶板，17—液体，18—竖向荷载套筒，19—荷载托盘，20—配重块，21—控制架支柱，22—控制架顶梁，23—控制架底梁，24—天平梁，25—支座梁，26—吊环，27—吊绳，28—吊梁，29—吊钩，30—液压缸，32—支撑梁，33—斜撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种隧道衬砌的分布载荷施加装置，包括荷载分配系统、荷载传递系统和荷载控制系统；所述荷载分配系统的数量设有若干个，荷载分配系统通过反力架与隧道衬砌模型11相连接，荷载分配系统通过连接管与荷载传递系统相连通，荷载传递系统上设有配重块20，配重块20与荷载控制系统相连接。反力架将荷载分配系统加载在隧道衬砌模型11上，荷载分配系统用于向隧道衬砌模型11施加荷载，荷载控制系统用于控制荷载传递系统上配重块20的多少，荷载传递系统将配重块施加的荷载通过液体传送至荷载分配系统。

如图2所示，荷载分配系统包括荷载分配梁10和水平荷载套筒9，水平荷载套筒9内设有液体，水平荷载套筒9通过连接管与荷载传递系统相连接，实现液体的连通，通过液体实现荷载的传递和施加。所述水平荷载套筒9一端连接反力架，水平荷载套筒9另一端与荷载分配梁10相连接，荷载分配梁10连接隧道衬砌模型11。隧道衬砌结构模型可为整体式的现浇混凝土隧道衬砌或拼装式的预制钢筋混凝土管片衬砌结构。

水平荷载套筒9与荷载分配梁10相连的端部设有荷载输出膜13。荷载输出膜为柔性薄膜结构，荷载输出膜13用于向荷载分配梁10输出压力，荷载分配梁10呈长条状，荷载分配梁10能够将水平荷载套筒9输出的点荷载转换为线荷载，向隧道衬砌模型11施加线荷载力。

所述反力架包括两个荷载反力环梁8，两个荷载反力环梁8上下设置且为环状，两个荷载反力环梁环梁8之间通过多个荷载反力竖梁12相连接，荷载反力竖梁12与相对应的水平荷载套筒9固定连接，通过荷载反力竖梁12固定水平荷载套筒9，实现对隧道衬砌模型11的荷载施加。如图3所示，荷载反力竖梁12之间通过斜撑33相连接，加固反力架的稳定性。荷载反力环梁8和荷载反力竖梁12均为H型钢。

如图4所示，所述荷载传递系统包括竖向荷载套筒18，竖向荷载套筒18内设有液体，竖向荷载套筒18通过连接管连接水平荷载套筒9，从而实现荷载的传递；所述竖向荷载套筒18上部活动设有荷载托盘19，荷载托盘19上设有配重块20。在配重块的20作用下，荷载托盘19可以相对于竖向荷载套筒18上下移动，从而将竖向荷载套筒18中的液体输送至水平荷载套筒9中。竖向荷载套筒18和水平荷载套筒9之间的液体互通，通过将配重块20放置在荷载托盘19上来对施加给隧道衬砌模型的荷载进行调整。

竖向荷载套筒18中的液体17通过荷载托盘19密封，荷载托盘19包括活塞和设置在活塞上的托盘，活塞可在竖向荷载套筒中移动。当荷载托盘上被放置配重块20时，活塞在配重块20的重力作用下，能够在竖向荷载套筒18中向下部移动，挤压竖向荷载套筒18中的液体，由于竖向荷载套筒18与水平荷载套筒9之间的液体互通，水平荷载套筒9中的液体也受到挤压力，水平荷载套筒9受到挤压力时，水平荷载套筒9端部的荷载输出膜13向荷载分配梁10输出挤压力，荷载分配梁10将受到的荷载输出膜13的挤压力转换为线压力施加在隧道衬砌模型11上。通过向荷载托盘19中放置配重块20，能够改变荷载托盘19承受的力，改变竖向荷载套筒18中液体承受的力，进而改变荷载输出膜13向荷载分配梁10施加的力。

水平荷载套筒9与竖向荷载套筒18之间的连接管均为柔性PVC管。竖向荷载套管18为两端开口的钢制薄壁管，竖向荷载套管18的上端设有荷载托盘19，竖向荷载套管18的下部连接与水平荷载套管9连接的连接管，通过将竖向荷载套管18设置为两端开口的钢制薄壁管，能够便于对荷载托盘19加载配重块20，便于向竖向荷载套管18中的液体加压。水平荷载套管9为杆状的钢制薄壁管，其与荷载反力竖梁12相连的端部为钢制，与荷载分配梁10相连的端部为荷载输出膜13。通过将水平荷载套管9设置为杆状的钢制薄壁管，能够在隧道衬砌模型11的周围设置多个水平荷载套管9，能够使施加给水平荷载套管9的压力，通过荷载输出膜13输出，向隧道衬砌模型11施加力。

如图4和图5所示，竖向荷载套筒18固定在荷载架上，荷载架包括荷载架支柱14，荷载架支柱14上固定有荷载架底板15和荷载架顶板16，荷载架底板15和荷载架顶板16平行设置且荷载架顶板16位于荷载架底板15的上方，竖向荷载套筒18的上部固定在荷载架顶板16上，竖向荷载套筒18的下部固定在荷载架底板15上，保证了竖向荷载套筒18的稳定性。荷载架顶板16和荷载架底板15上均设置有安装孔，竖向荷载套筒18安装在安装孔中。荷载架底板15和荷载架顶板16能够支撑竖向荷载套管18。荷载架支柱14的熟练设有4个，分别设置在荷载架底板15和荷载架顶板16的四角，实现了对整个荷载架的支撑。

如图6所示，所述荷载控制系统设置在荷载传递系统的上方，用于控制配重块对竖向荷载套筒18中液体的荷载施加。荷载控制系统包括天平梁24和支座梁25，支座梁25用于支撑天平梁24，天平梁24设置在支座梁25上，天平梁24可以相对于支座梁25转动。天平梁24两端均设有吊环26，吊环26通过吊绳27与吊梁28相连接，吊梁28设置在液压缸30上，液压缸30可以控制吊梁28的升降，吊梁28下部设有多个与配重块20相匹配的吊钩29，从而控制配重块的升降即对荷载传递系统的荷载施加，由于天平梁的作用可以同时实现对一部分竖向荷载套筒18施加配重块，对另一部分竖向荷载套筒18减少配重块。吊梁28下部吊装的配重块20能够放置在荷载托盘19上，起到给竖直荷载套筒18内部的液体加压的作用。如图7所示，支座梁25为圆柱形，天平梁24中部有弧形凹槽，弧形凹槽支撑于支座梁25上，天平梁24可绕支座梁25旋转，起到防止天平梁24绕支座梁25旋转时天平梁24位置移动的作用。

液压缸30上设有上升控制按钮和下降控制按钮，通过触发液压缸30上的上升控制按钮，能够使液压缸30上升，带动与液压缸30连接的吊梁28上升；通过触发与液压缸30连接的下降控制按钮，能够控制液压缸30下降，带动与液压缸30连接的吊梁28下降。吊梁28下降时，能够带动吊梁28吊装的配重块20下降，从而向荷载托盘19上放置配重块20，吊梁28上升时，能够带动吊梁28吊装的配重块20上升，从而从荷载托盘19上将配重块20吊起，从而同时实现隧道衬砌模型11的局部荷载增加和局部荷载减小，以及局部荷载保持不变。

荷载控制系统安装在控制架上，控制架设置在荷载架的上方，且控制架和荷载架的中心上下对齐，保证了配重块能施加在荷载托盘19上。

所述控制架包括6个控制架支柱21，控制架支柱21上设有4个控制架顶梁22和4和控制架底梁23，控制架顶梁22设置在控制架底梁23的上方，支座梁25安装在控制架顶梁22上，如图8所示，控制架底梁23上设有支撑梁32，液压缸30固定在支撑梁32上，控制架底梁23与控制架支柱21固定连接，实现对液压缸的稳定支撑。

本发明中具体实施中，反力架与隧道衬砌模型11之间设有四组荷载分配系统，每组荷载分配系统关于隧道衬砌模型11的中心对称分布。如图1所示，每组中设有7个荷载分配系统，荷载传递系统内设有7个竖向荷载套筒18，每组荷载分配系统中关于中心对称的4个荷载分配系统的水平荷载套筒9通过连接管与一个竖向荷载套筒18相连接。连接管包括A荷载连接管1、B荷载连接管2、C荷载连接管3、D荷载连接管4、E荷载连接管5、F荷载连接管6、G荷载连接管7，且其内均充满液体。A荷载连接管1、B荷载连接管2、C荷载连接管3、D荷载连接管4、E荷载连接管5、F荷载连接管6、G荷载连接管7分别连接一个竖向荷载套筒18。因此，共有28个水平荷载套筒9，28个荷载反力竖梁，28个荷载分配梁，28个荷载输出膜，7个竖向荷载套筒，7个荷载托盘，每个吊梁上设有3组挂钩。28个水平荷载套筒9沿隧道衬砌模型11的周向均匀分布。

将水平荷载套筒9分为了依次相邻的4个部分，每一部分均包括一个A荷载连接管1、一个B荷载连接管2、一个C荷载连接管3、一个D荷载连接管4、一个E荷载连接管5、一个F荷载连接管6、一个G荷载连接管7。通过将水平荷载套筒9分为依次相邻的4个部分，通过控制相应的竖向荷载套筒，能够对施加在各部分的荷载进行控制，能够使向隧道衬砌模型11的不同方位施加荷载且施加的力对称。

实施例2，一种隧道衬砌的分布载荷施加方法，步骤如下：

一、组装反力架：将下部的荷载反力环梁8水平放置，然后依次将荷载反力竖梁12放置于下部的荷载反力环梁8上，并通过螺栓连接，将上部环梁8放置于荷载反力竖梁12上方并固定，最后将斜撑33焊接于荷载反力竖梁12上。将荷载分配梁紧贴在隧道衬砌模型的外侧；将水平荷载套筒安装在荷载反力竖梁与荷载分配梁之间，并使水平荷载套筒的荷载输出膜紧贴荷载分配梁。

二、组装荷载架：将荷载架支柱14竖向放置于地面，将荷载架底板15通过紧固件连接荷载架支柱14，最后将荷载架顶板16通过紧固件固定在荷载架支柱14上方。

三、荷载传递系统安装：

将竖向荷载套筒18按照增载和减载的编号顺序依次从荷载架顶板16的7个中心孔和荷载架底板15的7个中心孔穿过并固定于荷载架底板15，将隧道衬砌模型11安放于反力架内部，然后将28个荷载分配梁10贴紧隧道衬砌模型11外壁放置，随后将水平荷载套筒9水平放置于荷载反力竖梁12和荷载分配梁10之间，水平荷载套筒9的荷载输出膜13紧贴荷载分配梁10，将A荷载连接管1、B荷载连接管2、C荷载连接管3、D荷载连接管4、E荷载连接管5、F荷载连接管6、G荷载连接管7按照设计顺序依次连接水平荷载套筒9和竖向荷载套筒18，通过竖向荷载套筒18注入液体17至设计高度，将荷载托盘19放入竖向荷载套筒18内。

四、控制架及增量荷载控制系统组装就位：将控制架支柱21、控制架顶梁22、控制架底梁23拼装成控制架，将支座梁25、支撑梁32放置分别放置在控制架顶梁22和控制架底梁23上。将控制架置于荷载架上方，二者中心对齐。

将天平梁24放于支座梁25上，将液压缸30放置于支撑梁32上。将2个吊绳27分别固定于天平梁24两端的吊环26，然后将一个吊梁28悬挂于左侧的吊绳27，将另一个吊梁28悬挂于右侧的吊绳27，将一个吊钩29连接在一个吊梁28上，并将另一个吊钩29连接在另一吊梁28上。

五、施加均布荷载：在7个荷载托盘19上放置相同总重的配重块20，其中3个竖向荷载套筒18上的配重块20包括减载配重块。

六、增载准备：通过一个液压缸30的下降控制按钮将一个吊梁28下降，将一个吊钩29依次连接相应的荷载托盘19上的减载配重块。通过液压缸30的上升控制按钮将另一吊梁28上升，在另一吊钩上挂上增载配重块。

七、增载施加：

在荷载传递系统的荷载托盘上放置相同总重的配重块20，控制一侧的液压缸30上升、另一侧的液压缸30下降，下降的液压缸30将与其对应的吊梁28上的配重块20降入到一部分竖向荷载套筒18的荷载托盘19上，在配重块20的作用下，竖向荷载套筒18内的液体传送至水平荷载套筒9对隧道衬砌模型11进行施加压力；同时上升的液压缸30带动一部分竖向荷载套筒18上荷载托盘19上的配重块20完全脱离荷载托盘19，与竖向荷载套筒18相连接的水平荷载套筒9内的液体流入竖向荷载套筒18，减少了对隧道衬砌模型11施加的压力。

转动另一液压缸的下降控制按钮，同时转动一个液压缸的上升控制按钮，使得另一吊梁下降和一个吊梁上升，直至增载配重块完全降入到荷载托盘19上，停止转动下降控制按钮，继续转动上升控制按钮，使得减载配重块完全脱离荷载托盘19，停止转动上升控制按钮，然后将减载配重块卸掉。将另一吊钩脱离增载配重块，转动液压缸的上升控制按钮至静止位置，转动液压缸的控制按钮至静止位置。

本轮增载加载结束，后续增量加载按照步骤六、七顺序施加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隧道衬砌的分布载荷施加装置，其特征在于：包括荷载分配系统、荷载传递系统和荷载控制系统；所述荷载分配系统的数量设有若干个，荷载分配系统通过反力架与隧道衬砌模型（11）相连接，荷载分配系统通过连接管与荷载传递系统相连通，荷载传递系统上设有配重块（20），配重块（20）与荷载控制系统相连接；

所述荷载分配系统包括荷载分配梁（10）和水平荷载套筒（9），水平荷载套筒（9）内设有液体，水平荷载套筒（9）通过连接管与荷载传递系统相连接；所述水平荷载套筒（9）一端连接反力架，水平荷载套筒（9）另一端与荷载分配梁（10）相连接，荷载分配梁（10）连接隧道衬砌模型（11）；

所述反力架包括两个荷载反力环梁（8），两个荷载反力环梁（8）之间通过多个荷载反力竖梁（12）相连接，荷载反力竖梁（12）与水平荷载套筒（9）固定连接；荷载反力竖梁（12）之间通过斜撑（33）相连接；

所述荷载传递系统包括竖向荷载套筒（18），竖向荷载套筒（18）内设有液体，竖向荷载套筒（18）通过连接管连接水平荷载套筒（9）；所述竖向荷载套筒（18）上部活动设有荷载托盘（19），荷载托盘（19）上设有配重块（20）；

所述荷载控制系统设置在荷载传递系统的上方，荷载控制系统包括天平梁（24）和支座梁（25），天平梁（24）设置在支座梁（25）上，天平梁（24）两端均设有吊环（26），吊环（26）通过吊绳（27）与吊梁（28）相连接，吊梁（28）设置在液压缸（30）上，吊梁（28）下部设有多个与配重块（20）相匹配的吊钩（29）。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌的分布载荷施加装置，其特征在于：所述水平荷载套筒（9）与荷载分配梁（10）相连的端部设有荷载输出膜（13）。

3.根据权利要求1所述的隧道衬砌的分布载荷施加装置，其特征在于：所述竖向荷载套筒（18）固定在荷载架上，荷载控制系统安装在控制架上，控制架设置在荷载架的上方，且控制架和荷载架的中心上下对齐。

4.根据权利要求3所述的隧道衬砌的分布载荷施加装置，其特征在于：所述荷载架包括荷载架支柱（14），荷载架支柱（14）上固定有荷载架底板（15）和荷载架顶板（16），竖向荷载套筒（18）的上部固定在荷载架顶板（16）上，竖向荷载套筒（18）的下部固定在荷载架底板（15）上；所述控制架包括控制架支柱（21），控制架支柱（21）上设有控制架顶梁（22）和控制架底梁（23），控制架顶梁（22）设置在控制架底梁（23）的上方，支座梁（25）安装在控制架顶梁（22）上，控制架底梁（23）上设有支撑梁（32），液压缸（30）固定在支撑梁（32）上。

5.根据权利要求1所述的隧道衬砌的分布载荷施加装置，其特征在于：所述反力架与隧道衬砌模型（11）之间设有四组荷载分配系统，每组荷载分配系统关于隧道衬砌模型（11）的中心对称分布；每组中设有7个荷载分配系统，荷载传递系统内设有7个竖向荷载套筒（18），每组荷载分配系统中关于中心对称的4个荷载分配系统的水平荷载套筒（9）通过连接管与一个竖向荷载套筒（18）相连接。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的隧道衬砌的分布载荷施加装置的测试方法，其特征在于：步骤如下：

在荷载传递系统的荷载托盘上放置相同总重的配重块（20），控制一侧的液压缸（30）上升、另一侧的液压缸（30）下降，下降的液压缸（30）将与其对应的吊梁（28）上的配重块（20）降入到一部分竖向荷载套筒（18）的荷载托盘（19）上，在配重块（20）的作用下，竖向荷载套筒（18）内的液体传送至水平荷载套筒（9）对隧道衬砌模型（11）进行施加压力；同时上升的液压缸（30）带动一部分竖向荷载套筒（18）上荷载托盘（19）上的配重块（20）完全脱离荷载托盘（19），与竖向荷载套筒（18）相连接的水平荷载套筒（9）内的液体流入竖向荷载套筒（18），减少了对隧道衬砌模型（11）施加的压力。