CN115468785A - 一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，属于非开挖顶管工程领域。本装置通过外套筒固定混凝土管，使混凝土管通过承插的方式连接形成可模拟曲线顶进的试验管，驱动组件之间相互配合，模拟试验管顶进过程中的曲线情况，通过对位于试验管首节管顶进油缸的上部顶进油缸和底部顶进油缸的顶进量的控制，模拟顶管顶进过程中收到的顶进力偏心度，并通过安装在顶管中的数据监测采集模块对顶管过程中受到的应变、接触应力、端面应力和位移数据的采集。本装置能够模拟各种情况顶管的曲线顶进过程，模拟顶管在偏心顶进力时的顶进过程，而且能够在曲线顶进过程中持续监测各管节内及管节间的数据，为计算多节管道之间的荷载传递提供数据支撑。

Description

一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置

技术领域

本发明涉及一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，属于非开挖顶管工程领域。

背景技术

顶管在复杂地下环境中施工，有时将不可避免地以曲线的轨迹穿越既有地下管线或构筑物。在目前实际的曲线顶管施工过程中，由于施工工况复杂，顶进精度难以控制，当顶管所穿过的曲线轨迹曲率半径过小时，顶管管节的接头张开度过大，极易发生接头渗漏或破坏的情况。目前现有顶管工程的试验模型箱，能够直观地揭示直线顶进过程中管节的受力规律，但依然无法很好的模拟管道曲线顶进的过程，进而无法评估多节管道之间的荷载传递规律，且现有的顶管工程试验模型箱未能考虑轴向顶进力偏心度对顶管受力特性的影响，具有一定的局限性和片面性，容易造成施工风险。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其能够模拟各种情况顶管的曲线顶进过程，模拟顶管在偏心顶进力时的顶进过程，而且能够在曲线顶进过程中持续监测各管节内及管节间的数据，为计算多节管道之间的荷载传递提供数据支撑。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，至少包括安装在试验坑内的试验管、为试验管提供顶进力的顶进油缸、支撑试验管的固定支撑组件、调节试验管角度的驱动组件和用于监测试验管受力数据的数据监测采集模块，试验管为三个以上带有承口和插口的管节通过承插方式连接而成，管节中至少包括首节管管节、尾节管管节和通过连接在首节管与尾节管之间的中间节管管节，每个管节至少包括混凝土管和包裹在混凝土管外壁的外套筒，外套筒由上套筒和下套筒两部分组成，上套筒和下套筒之间通过法兰连接，外套筒与混凝土管之间设有缓冲圈；顶进油缸安装在试验管的首节管管节处，为试验管提供向前的顶进力，顶进油缸由上部顶进油缸和底部顶进油缸组成，各顶进油缸的顶进量均能够分别控制；

固定支撑组件至少包括用于对试验管和顶进油缸提供支撑的反力墙和反力墙活动板、用于固定支撑顶进油缸的顶进油缸支撑架、使试验管保持水平方向上固定的竖向支架和安装在竖向支架上的管道水平支撑架，其中反力墙和反力墙活动板分别安装在试验坑内两个端部的侧壁上，使试验管的首节管管节位于反力墙处，尾节管管节位于反力墙活动板处，反力墙上设有用于为顶进油缸向前顶进提供支撑的后靠板，固定在试验坑的底部的顶进油缸支撑架的一端固定在后靠板的前方，竖向支架固定在试验坑中与管道轴向平行的侧壁上，竖向支架上设有用于固定管道水平支撑架的T形槽，其中水平支撑架与竖向支架连接的一端为T形，与试验管相邻的一端为与试验管弧度相匹配的弧形管托；

驱动组件至少包括用于使反力墙活动板相对试验坑竖直平面转动的反力墙伺服转动电机、用于为试验管管节提供顶升力的顶升油缸、用于控制试验管在竖直方向上摆动的底部伺服转动电机和用于控制试验管沿水平方向上转动的外套筒伺服转动电机，其中反力墙伺服转动电机固装在反力墙活动板与实验坑侧壁之间，底部伺服电机分别位于每个试验管管节轴向中心的正下方，并通过地锚和螺栓固装在试验坑的底部，顶升油缸安装于底部伺服电机的上方且与之相连，使底部伺服电机能够带动顶升油缸在竖直方向上摆动，外套筒伺服电机固定于顶升油缸的上方，另一端与试验管管节外套筒连接，从而带动外套筒随之沿水平方向上转动；

数据监测采集模块至少包括管节断面监测模块、端面监测模块和用于储存处理所收集监测信息的计算机，其中管节断面监测模块至少包括用于测量管节环向应变和轴向应变的应变片组，和用于测量管节内壁径向位移的LVDT位移传感器，其中应变片组分别位于管道内壁中部的n个监测点A上，n≥2，每个监测点上设一组包含轴向和环向两个测量方向的应变片，LVDT位移传感器分别位于管道内壁上设置的m对监测点B上，m≥2，LVDT位移传感器的两端分别对称的固定在管道内壁监测点B上，应变片组和LVDT位移传感器采集到的数据分别以电阻信号和电压信号传输至计算机进行储存；

端面监测模块至少包括用于测量端面应力的薄膜压力传感器K₁、用于测量接头张开角度的拉线式位移传感器和用于测量试验管外壁接触应力的薄膜压力传感器K₂，其中薄膜压力传感器K₁分别位于试验管管节承口端面上设置的p个监测点C上，p≥2，拉线式位移传感器的两端分别固定在位于承口和插口混凝土管节外壁的q对监测点D上，q≥2，薄膜压力传感器K₂分别位于混凝土管管节外壁和混凝土管节与橡胶圈交界处的r个监测点E上，r≥2，传感器K₁、薄膜压力传感器K₂和拉线式位移传感器采集到的数据分别以电阻信号和电压信号传输至计算机进行储存。

水平支撑架T形端通过螺栓固定在竖向支架上，使水平支撑架能够通过松紧螺栓的方式沿竖向支架做上下移动或固定。

顶进液压油缸与试验管首节管的插口端面之间设有用于使顶进力经油缸均匀传递至管节端面的顶进环。

水平支撑架弧形管托的内壁与试验管之间设有橡胶垫，起到固定试验管，缓冲试验管与水平支撑架之间碰撞的作用。

驱动组件中还设有用于控制顶进油缸、顶升油缸、反力墙伺服转动电机、底部伺服转动电机和外套筒伺服转动电机的PLC控制板。

位于管节内壁横断面中部的监测点A为从管节内壁顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个管节内壁设有8个监测点A。

每对监测点B为分别位于管节内壁且相隔180°的监测点，即每个管节内壁均匀的布置有4对监测点B。

位于管节承口端面的监测点C，为从承口端面顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个承口端面上设有8个监测点C。

每对监测点D为分别位于承口和插口管道外壁相对位置的监测点，监测点D的个数根据试验管的管节数决定。

本技术方案很提供了一种用于上述模拟曲线顶管受力特性的试验装置的操作方法，按以下步骤进行操作：

1)将所述试验管、固定支撑装置和驱动组件安装至试验坑内要求的位置；将所述数据监测采集模块需要的各个监测模块安装至各管节要求的位置；

2)打开首节管位置外套筒的法兰，将首节混凝土管安装在套筒内的缓冲圈内，调整混凝土管位置使其处于套筒中央，锁紧法兰；并依次安装后续管节直至尾节管，并使各管节的承口与插口相互配合；

3)预设试验所需圆曲线管道群的曲率半径，将首节管和尾节管的承口轴心高程差平均分配至中间节管，并计算相应的每根管节偏角；

4)松开水平支撑架，分别调整底部伺服转动电机的转动角度、顶升液压油缸伸出量和水平支撑架高度，使每根试验管与竖直方向的夹角至步骤(3)中计算的所需角度，并锁紧水平支撑架；

5)在启动所述试验装置之前，对所述试验装置进行调试；

6)启动顶进油缸，调整伸出量，控制每个油缸伸长量相同，分次施加20t、40t、60t、80t的平行轴向顶进力，收集试验过程中各监测点处的应变、接触应力、端面应力和位移数据，并将数据上传至计算机；

7)在最后一组平行顶进力施加后，当应变片示数稳定不再变化时，收回顶进液压油缸；

8)控制上部两进液压油缸伸长量大于底两油缸，设置伸长量差值依次为3mm、6mm、9mm和12mm，分别施加60t的偏心轴向顶进力，收集试验过程中各监测点处的应变、接触应力、端面应力和位移数据，并将数据上传至计算机；

9)当应变片示数稳定不再变化时，关闭所述试验装置，停止收集数据。

根据上述技术方案可知，本模拟曲线顶管受力特性的试验装置通过外套筒固定混凝土管，使混凝土管通过承插的方式连接形成可模拟曲线顶进的试验管，驱动组件中的反力墙伺服转动电机、顶升油缸、底部伺服转动电机和外套筒伺服转动电机之间相互配合，模拟试验管顶进过程中的曲线情况，通过对位于试验管首节管顶进油缸的上部顶进油缸和底部顶进油缸的顶进量的控制，模拟顶管顶进过程中收到的顶进力偏心度，并通过安装在顶管中的数据监测采集模块对顶管过程中受到的应变、接触应力、端面应力和位移数据的采集。由于本装置能够通过固定支承组件和驱动组件，将顶管按照所需要的管节偏角进行摆放，所以本装置能够能够模拟各种情况顶管的曲线顶进过程，模拟顶管在偏心顶进力时的顶进过程，而且由于本装置能够通过数据监测采集模块实时的监测实验过程中顶管管节各处的受力情况，所以本装置能够为计算多节管道之间的荷载传递提供数据支撑。

附图说明

图1模拟曲线顶管受力特性的试验装置主视图；

图2管节监测断面剖视图；

图3首节管俯视图；

图4管节断面监测模块示意图；

图5端面监测模块示意图。

图中：11、试验管；12、外套筒；13、法兰；14、缓冲圈；15、试验坑；111、首节管；112、尾节管；21、反力墙伺服转动电机；22、底部伺服转动电机；23、顶升油缸；24、外套筒伺服转动电机；25、顶进油缸；31、反力墙；32、反力墙活动板；33、后靠板；34、管道水平支撑架；35、橡胶垫；36、T形槽；37、竖向支架；38、顶进油缸支撑架；39、顶进环；40、管节断面监测模块；41、应变片组；42、LVDT位移传感器；50、端面监测模块；51、薄膜压力传感器K₁；52、拉线式位移传感器；53、薄膜压力传感器K₂；60、数据监测采集模块；61、管节断面监测模块采集仪；62、端面监测模块采集仪；63、计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。本发明提供的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，如图1所示，本发明提供的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，如图1所示，至少包括安装在试验坑15内的试验管11、为试验管11提供顶进力的顶进油缸25、支撑试验管11的固定支撑组件、调节试验管11角度的驱动组件和用于监测试验管11受力数据的数据监测采集模块60，试验管11为三个以上带有承口和插口的管节通过承插方式连接而成，管节中至少包括首节管111管节、尾节管112管节和通过连接在首节管111与尾节管112之间的中间节管管节，每个管节至少包括混凝土管和包裹在混凝土管外壁的外套筒12，外套筒12由上套筒和下套筒两部分组成，上套筒和下套筒之间通过法兰13连接，外套筒12与混凝土管之间设有缓冲圈14；顶进油缸25安装在试验管11的首节管111管节处，为试验管11提供向前的顶进力，顶进油缸25由上部顶进油缸和底部顶进油缸组成，两部分顶进油缸的顶进量均能够分别控制；

固定支撑组件至少包括用于对试验管11和顶进油缸25提供支撑的反力墙31和反力墙活动板32、用于固定支撑顶进油缸25的顶进油缸支撑架38、使试验管11保持水平方向上固定的竖向支架37和安装在竖向支架37上的管道水平支撑架34，其中其中反力墙31和反力墙活动板32分别安装在试验坑15内两个端部的侧壁上，使试验管11的首节管111管节位于反力墙31处，尾节管112管节位于反力墙活动板32处，反力墙31上设有用于为顶进油缸25向前顶进提供支撑的后靠板33，固定在试验坑15的底部的顶进油缸支撑架38的一端固定在后靠板33的前方，竖向支架37固定在试验坑15中与管道轴向平行的侧壁上，竖向支架37上设有用于固定管道水平支撑架34的T形槽36T，其中水平支撑架与竖向支架37连接的一端为T形，与试验管11相邻的一端为与试验管11弧度相匹配的弧形管托；

驱动组件至少包括用于使反力墙活动板32相对试验坑15竖直平面转动的的反力墙伺服转动电机21、用于为试验管11管节提供顶升力的顶升油缸23、用于控制试验管11在竖直方向上摆动的底部伺服转动电机22和用于控制试验管11沿水平方向上转动的外套筒伺服转动电机24，其中反力墙伺服转动电机21固装在反力墙活动板32与实验坑侧壁之间，底部伺服电机分别位于每个试验管11管节轴向中心的正下方，并通过地锚和螺栓固装在试验坑15的底部，顶升油缸23安装于底部伺服电机的上方且与之相连，使底部伺服电机能够带动顶升油缸23在竖直方向上摆动，外套筒12伺服电机固定于顶升油缸23的上方，另一端与试验管11管节外套筒12连接，从而带动外套筒12随之沿水平方向上转动；

数据监测采集模块60至少包括管节断面监测模块40、端面监测模块50和用于储存处理所收集监测信息的计算机63，其中管节断面监测模块40至少包括用于测量环向应变和轴向应变的应变片组41，和用于测量径向位移的LVDT位移传感器42，其中应变片组41分别位于管道内壁中部的管节监测断面上设置的n个监测点A上，n≥2，每个监测点上设一组包含轴向和环向两个测量方向的应变片，LVDT位移传感器42分别位于管道内壁上设置的m对监测点B上，m≥2，LVDT位移传感器42的两端分别对称的固定在管道内壁监测点B上，应变片组41和LVDT位移传感器42采集到的数据分别通过管节断面监测模块采集仪61以电阻信号和电压信号传输至计算机63进行储存；

端面监测模块50至少包括用于测量端面应力的薄膜压力传感器K₁51、用于测量接头张开角度的拉线式位移传感器52和用于测量试验管11外壁接触应力的薄膜压力传感器K₂53，其中薄膜压力传感器K₁51分别位于试验管11管节承口端面上设置的p个监测点C上，p≥2，拉线式位移传感器52的两端分别固定在位于承口和插口管节外套筒12外壁的q对监测点D上，q≥2，薄膜压力传感器K₂53分别位于混凝土管管节外壁和混凝土管与橡胶圈交界处的r个监测点E上，r≥2，传感器K₁、薄膜压力传感器K₂53和拉线式位移传感器52采集到的数据分别通过端面监测模块采集仪62以电阻信号和电压信号传输至计算机63进行储存。

水平支撑架T形端通过螺栓固定在竖向支架37上，使水平支撑架能够通过松紧螺栓的方式沿竖向支架37做上下移动或固定。

顶进油缸25与试验管11首节管111的插口端面之间设有用于缓冲的顶进环39。

水平支撑架弧形管托的内壁与试验管11之间设有橡胶垫35，起到固定试验管11，缓冲试验管11与水平支撑架之间碰撞的作用。

驱动组件中还设有用于控制顶进油缸25、顶升油缸23、反力墙伺服转动电机21、底部伺服转动电机22和外套筒12伺服转动电机的PLC控制板。

位于管节内壁横断面中部的管节监测断面上的监测点A为从管节内壁顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个管节内壁设有8个监测点A，每个监测点A独立标记为A_k，1≤k≤8。

每对监测点B为分别位于管节内壁且相隔180°的监测点，即每个管节内壁均匀的布置有4对监测点B，每对监测点B独立标记为B_k，1≤k≤4。

位于管节承口端面的监测点C，为从承口端面顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个承口端面上设有8个监测点C，每个监测点C独立标记为C_k，1≤k≤8。

每对监测点D为分别位于承口和插口管道外壁相对位置的监测点，监测点D的个数根据试验管11的管节数决定。

位于混凝土管管节外壁和混凝土管节与橡胶圈交界处的监测点E，为从管节外壁顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个管节内壁设有8个监测点E，每个监测点E独立标记为E_k，1≤k≤8。

本技术方案很提供了一种用于上述模拟曲线顶管受力特性的试验装置的操作方法，按以下步骤进行操作：

1)将所述试验管11、固定支撑装置和驱动组件安装至试验坑15内要求的位置；将所述数据监测采集模块60需要的各个监测模块安装至各管节要求的位置；

2)打开首节管111位置外套筒12的法兰13，将首节混凝土管安装在套筒内的缓冲圈14内，调整混凝土管位置使其处于套筒中央，锁紧法兰13；并依次安装后续管节直至尾节管112，并使各管节的承口与插口相互配合；

3)预设试验所需圆曲线管道群的曲率半径，将首节管111和尾节管112的承口轴心高程差平均分配至中间节管，并计算相应的每根管节偏角；

4)松开水平支撑架，分别调整底部伺服转动电机22的转动角度、顶升油缸23伸出量和水平支撑架高度，使每根试验管11与竖直方向的夹角至步骤(3)中计算的所需角度，并锁紧水平支撑架；

5)在启动所述试验装置之前，对所述试验装置进行调试；

6)启动顶进油缸25，调整伸出量，控制每个油缸伸长量相同，分次施加20t、40t、60t、80t的平行轴向顶进力，收集试验过程中各监测点处的应变、接触应力、端面应力和位移数据，并将数据上传至计算机63；

7)在最后一组平行顶进力施加后，当应变片示数稳定不再变化时，收回顶进油缸25；

8)控制上部两进液压油缸伸长量大于底两油缸，设置伸长量差值依次为3mm、6mm、9mm和12mm，分别施加60t的偏心轴向顶进力，收集试验过程中各监测点处的应变、接触应力、端面应力和位移数据，并将数据上传至计算机63；

9)当应变片示数稳定不再变化时，关闭所述试验装置，停止收集数据。

Claims (10)

1.一种模拟曲线顶管受力特性的试验装置，至少包括安装在试验坑内的试验管、为试验管提供顶进力的顶进油缸、支撑试验管的固定支撑组件、调节试验管角度的驱动组件和用于监测试验管受力数据的数据监测采集模块，其特征在于：试验管为三个以上带有承口和插口的管节通过承插方式连接而成，管节中至少包括首节管管节、尾节管管节和通过连接在首节管与尾节管之间的中间节管管节，每个管节至少包括混凝土管和包裹在混凝土管外壁的外套筒，外套筒由上套筒和下套筒两部分组成，上套筒和下套筒之间通过法兰连接，外套筒与混凝土管之间设有缓冲圈；顶进油缸安装在试验管的首节管管节处，为试验管提供向前的顶进力，顶进油缸由上部顶进油缸和底部顶进油缸组成，各顶进油缸的顶进量均能够分别控制；

固定支撑组件至少包括用于对试验管和顶进油缸提供支撑的反力墙和反力墙活动板、用于固定支撑顶进油缸的顶进油缸支撑架、使试验管保持水平方向上固定的竖向支架和安装在竖向支架上的管道水平支撑架，其中反力墙和反力墙活动板分别安装在试验坑内两个端部的侧壁上，使试验管的首节管管节位于反力墙处，尾节管管节位于反力墙活动板处，反力墙上设有用于为顶进油缸向前顶进提供支撑的后靠板，固定在试验坑的底部的顶进油缸支撑架的一端固定在后靠板的前方，竖向支架固定在试验坑中与管道轴向平行的侧壁上，竖向支架上设有用于固定管道水平支撑架的T形槽，其中水平支撑架与竖向支架连接的一端为T形，与试验管相邻的一端为与试验管弧度相匹配的弧形管托，水平支撑架T形端通过螺栓固定在竖向支架上，使水平支撑架能够通过松紧螺栓的方式沿竖向支架做上下移动或固定；

驱动组件至少包括用于使反力墙活动板相对试验坑竖直平面转动的反力墙伺服转动电机、用于为试验管管节提供顶升力的顶升油缸、用于控制试验管在竖直方向上摆动的底部伺服转动电机和用于控制试验管沿水平方向上转动的外套筒伺服转动电机，其中反力墙伺服转动电机固装在反力墙活动板与实验坑侧壁之间，底部伺服电机分别位于每个试验管管节轴向中心的正下方，并通过地锚和螺栓固装在试验坑的底部，顶升油缸安装于底部伺服电机的上方且与之相连，使底部伺服电机能够带动顶升油缸在竖直方向上摆动，外套筒伺服电机固定于顶升油缸的上方，另一端与试验管管节外套筒连接，从而带动外套筒随之沿水平方向上转动；

数据监测采集模块至少包括管节断面监测模块、端面监测模块和用于储存处理所收集监测信息的计算机，其中管节断面监测模块至少包括用于测量管节环向应变和轴向应变的应变片组，和用于测量管节内壁径向位移的LVDT位移传感器，其中应变片组分别位于管道内壁中部的n个监测点A上，n≥2，每个监测点上设一组包含轴向和环向两个测量方向的应变片，LVDT位移传感器分别位于管道内壁上设置的m对监测点B上，m≥2，LVDT位移传感器的两端分别对称的固定在管道内壁监测点B上，应变片组和LVDT位移传感器采集到的数据分别以电阻信号和电压信号传输至计算机进行储存；

端面监测模块至少包括用于测量端面应力的薄膜压力传感器K₁、用于测量接头张开角度的拉线式位移传感器和用于测量试验管外壁接触应力的薄膜压力传感器K₂，其中薄膜压力传感器K₁分别位于试验管管节承口端面上设置的p个监测点C上，p≥2，拉线式位移传感器的两端分别固定在位于承口和插口混凝土管节外壁的q对监测点D上，q≥2，薄膜压力传感器K₂分别位于混凝土管管节外壁和混凝土管节与橡胶圈交界处的r个监测点E上，r≥2，薄膜压力传感器K₁、薄膜压力传感器K₂和拉线式位移传感器采集到的数据分别以电阻信号和电压信号传输至计算机进行储存。

2.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：顶进液压油缸与试验管首节管的插口端面之间设有用于使顶进力经油缸均匀传递至管节端面的顶进环。

3.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：水平支撑架弧形管托的内壁与试验管之间设有橡胶垫，起到固定试验管，缓冲试验管与水平支撑架之间碰撞的作用。

4.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：驱动组件中还设有用于控制顶进油缸、顶升油缸、反力墙伺服转动电机、底部伺服转动电机和外套筒伺服转动电机的PLC控制板。

5.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：位于管节内壁横断面中部的管节监测断面上的监测点A为从管节内壁顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个管节内壁设有8个监测点A，每个监测点A独立标记为A_k，1≤k≤8。

6.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：每对监测点B为分别位于管节内壁且相隔180°的监测点，即每个管节内壁均匀的布置有4对监测点B，每对监测点B独立标记为B_k，1≤k≤4。

7.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：位于管节承口端面的监测点C，为从承口端面顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个承口端面上设有8个监测点C，每个监测点C独立标记为C_k，1≤k≤8。

8.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：每对监测点D为分别位于承口和插口管道外壁相对位置的监测点，监测点D的个数根据试验管的管节数决定。

9.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于：位于混凝土管管节外壁和混凝土管节与橡胶圈交界处的监测点E，为从管节外壁顶部开始，间隔45°布设的监测点，即每个管节内壁设有8个监测点E，每个监测点E独立标记为E_k，1≤k≤8。

10.根据权利要求1所述的模拟曲线顶管受力特性的试验装置，其特征在于按以下步骤进行操作：

1)将所述试验管、固定支撑装置和驱动组件安装至试验坑内要求的位置；将所述数据监测采集模块需要的各个监测模块安装至各管节要求的位置；

2)打开首节管位置外套筒的法兰，将首节混凝土管安装在套筒内的缓冲圈内，调整混凝土管位置使其处于套筒中央，锁紧法兰；并依次安装后续管节直至尾节管，并使各管节的承口与插口相互配合；

3)预设试验所需圆曲线管道群的曲率半径，将首节管和尾节管的承口轴心高程差平均分配至中间节管，并计算相应的每根管节偏角；

4)松开水平支撑架，分别调整底部伺服转动电机的转动角度、顶升液压油缸伸出量和水平支撑架高度，使每根试验管与竖直方向的夹角至步骤(3)中计算的所需角度，并锁紧水平支撑架；

5)在启动所述试验装置之前，对所述试验装置进行调试；

6)启动顶进油缸，调整伸出量，控制每个油缸伸长量相同，分次施加20t、40t、60t、80t的平行轴向顶进力，收集试验过程中各监测点处的应变、接触应力、端面应力和位移数据，并将数据上传至计算机；

7)在最后一组平行顶进力施加后，当应变片示数稳定不再变化时，收回顶进液压油缸；

8)控制上部两进液压油缸伸长量大于底两油缸，设置伸长量差值依次为3mm、6mm、9mm和12mm，分别施加60t的偏心轴向顶进力，收集试验过程中各监测点处的应变、接触应力、端面应力和位移数据，并将数据上传至计算机；

9)当应变片示数稳定不再变化时，关闭所述试验装置，停止收集数据。

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