CN116481793A - 盾构管片足尺自适应加载系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种盾构管片足尺自适应加载系统和方法，涉及地下工程技术领域，盾构管片足尺自适应加载系统包括环形反力墙、试验加载装置和支座支承装置；试验加载装置安装于环形反力墙，用于对完成拼装的盾构管片环自动施加法向载荷；支座支承装置安装于环形反力墙，用于与盾构管片环抵接，以记载处于被动承载状态下的盾构管片环与土体之间的相互作用特征。采用以试验加载装置为主的荷载边界和以支座支承装置为主的变形边界相结合的混合加载方案，结合隧道断面测量数据等相关资料，能够还原盾构管片的真实受力状态和病害发展机理。

Description

盾构管片足尺自适应加载系统和方法

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，具体而言，涉及一种盾构管片足尺自适应加载系统和方法。

背景技术

盾构隧道已成为当今轨道交通工程建设的首选形式，其不受地面交通、河道、航运、潮、季节、气候等条件的影响，具有施工速度快、沉降控制效果优、保护环境效果好、可适应市区和建筑密集处施工等一系列优点，正处于快速推广、应用和发展阶段。但在具体建设和运营过程中，受隧道洞身范围内土体性质变化、外部环境条件改变等多种因素的影响，盾构管片的实际受力变形特征，较设计工况相比，发生明显改变，产生了诸如螺栓断裂、接头损坏、混凝土剥落、裂缝等一系列的结构病害，对隧道的运营安全和长期稳定性造成了一定影响。发明人发现，出现这一现象的原因，主要由于对盾构管片的极限承载性能和结构病害发展过程等关键技术问题了解不清。

盾构管片结构加载试验是现阶段揭示盾构管片的受力变形特征、极限承载性能和病害发展机理最为直观、准确的测试手段。目前，国内外已经有较多学者开发了盾构管片原型试验加载装置，根据管片放置方式可以分为平躺式和站立式，按管片环数可以分为单环式和多环式；荷载施加方案主要包括对拉千斤顶、环箍力等几大类，可通过人为主动控制荷载量值来模拟盾构隧道周边可能受到的水土压力、隧道纵向力，进行水平、竖向加载。为尽可能模拟盾构隧道周边可能存在的多种荷载分布模式，实现非对称荷载或多种荷载工况连续变化的加载技术要求，提出了一系列诸如增加抗力弹簧(CN110618037A)、非对称荷载加载试验系统(CN112857988A)等一系列改进方案。

发明人在研究中发现，现有的试验系统至少存在如下技术问题：

1、盾构管片边界约束条件单一：盾构管片结构荷载均由加压油缸或千斤顶提供，多属于荷载主动控制的单一加载方案，通过调整荷载量值大小来调整盾构管片周边的荷载分布模式，对其变形和病害发展过程开展研究工作；各油缸分组内的顶进荷载通过结构软件计算得到，现场测试难度较大，室内外试验成果存在较大差异。

2)油缸或千斤顶荷载施加方向无法改变：盾构管片足尺加载试验开始前，荷载施加方向均指向管片圆心；但在实际管片加载过程中，盾构管片变形持续发展，引起荷载施加方向发生改变，产生偏心，从而对试验测试结果造成一定影响。这一试验边界条件的差异，与管片的实际使用工况、理论计算方法均不一致。目前，现有的管片加载试验系统尚无法实现荷载施加方向随着管片变形而自适应动态调整的加载技术要求；

3)盾构管片尺寸不可调整：目前，现有的管片足尺加载试验系统多针对特定尺寸、形状的盾构隧道进行开发，尚无法实现相同系统、不同管片内径尺寸的试验加载技术要求，无法适应隧道及地下工程建设的发展需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构管片足尺自适应加载系统和方法，其能够改善现有技术中存在的至少一个技术缺陷。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种盾构管片足尺自适应加载系统，包括：

环形反力墙、试验加载装置、支座支承装置；所述试验加载装置安装于所述环形反力墙，用于对完成拼装的盾构管片环自动施加法向载荷；所述支座支承装置安装于所述环形反力墙，用于与盾构管片环抵接，以记载处于被动承载状态下的盾构管片环与土体之间的相互作用特征。

在可选的实施方式中，所述环形反力墙设置为钢筋混凝土墙。

在可选的实施方式中，所述试验加载装置包括环设于所述环形反力墙的多个加载单元，每个所述加载单元均包括预埋件、过渡支架、加载器和传力支架，所述预埋件固定于所述环形反力墙上，所述过渡支架与所述加载器的一端可转动地配合，所述传力支架与所述加载器的另一端可转动地配合，所述传力支架用于将载荷施加于所述盾构管片环的外周面上。

在可选的实施方式中，加载器设置为配置有定压溢流阀的加载油缸。

在可选的实施方式中，所述过渡支架的在所述加载器的伸缩方向上的尺寸可调。

在可选的实施方式中，所述加载单元还包括弧形加载板，所述弧形加载板与所述传力支架连接，所述弧形加载板具有内凹面，所述内凹面用于与盾构管片环的外周面抵接。

在可选的实施方式中，所述弧形加载板包括相连的金属板和橡胶垫衬，所述金属板具有内凹面，所述橡胶垫衬位于所述内凹面上，所述橡胶垫衬用于与盾构管片环抵接。

在可选的实施方式中，所述试验加载装置还包括两个金属盖板，所述两个金属盖板用于分别设于盾构管片环的轴向上的两端，每个所述金属盖板用于与盾构管片环接触的板面上设置有润滑层；所述金属盖板用于模拟盾构管片环相邻环之间的相互作用力。

在可选的实施方式中，所述支座支承装置包括多组压力传感器和变形可控和填充材料可选的支承支架，所述支承支架用于被夹持于所述环形反力墙和盾构管片环之间，所述多组压力传感器均分布于所述支承支架上。

第二方面，本发明提供一种盾构管片足尺自适应加载方法，基于前述实施方式中任一项所述的盾构管片足尺自适应加载系统，该加载方法包括：

步骤S100，在拟试验位置向下开挖基坑形成盾构管片放置区域；

步骤S200，在基坑的底部铺设形成混凝土底板；在基坑四周进行地基加固形成环形反力墙；

步骤S300，在所述盾构管片放置区域内，完成盾构管片环现场拼装；布置盾构管片环的受力特征监测系统、变形监测系统和病害影像采集系统；

步骤S400，在所述环形反力墙和盾构管片放置区域之间安装试验加载装置和支座支承装置。

在可选的实施方式中，所述布置盾构管片环的受力特征监测系统、变形监测系统和病害影像采集系统的步骤包括：

盾构管片环拼装过程中，在相邻管片的接缝、内外侧布置箔式应变片、钢筋计和表面应变传感器；在盾构管片环围成的区域中布置全站仪；在盾构管片环围成的区域中布置激光扫描仪。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的盾构管片足尺自适应加载系统，采用以试验加载装置为主的荷载边界和以支座支承装置为主的变形边界相结合的混合加载方案，结合隧道断面测量数据等相关资料，能够还原盾构管片的真实受力状态和病害发展机理。一般来说，既有盾构隧道洞身周边土层由多种土层相互组合而成。对于水敏性土体，一旦浸水，发生明显弱化，土体所能够提供的抗力发生明显衰减，结构变形持续发展。本实施例实施的过程中，通过分区、分级控制试验加载荷载的量值可实现不同荷载分布模式、对称或非对称荷载工况下的主动加载技术要求。而对于非水敏性土体，在浸水前后，其土体性质不会发生明显改变，可稳定的为隧道结构提供支承力，且对应范围内的结构变形始终处于相对较小的数值范围内，对应的，在本实施例实施的过程中，通过设置填充材料可变的支座支承装置，在控制结构变形的前提下，为盾构隧道管片可持续提供动态可变的被动承载力。如此，本实施例提供的盾构管片足尺自适应加载系统，区分被动承载和主动加载两个区域，可模拟不同土层特征组合条件下盾构隧道的服役状态，获取管片结构在局部范围内围岩抗力衰减工况下的力学响应特征，为深入认识盾构隧道的受力变形特征和病害发展机理提供了有效的测试手段。

同时，在试验测试过程中，随着各级荷载的施加、结构变形的发展，其实际作用力的量值均处于持续动态变化过程中，因此，本实施例提供的采用以试验加载装置为主的载荷边界和以支座支承装置为主的变形边界相结合的混合加载方案，区分主动承载和被动承载两个区域，从而更加接近盾构管片的实际服役状态，获取的试验结果更加具有参考价值。

此外，通过在加载器前后设置过渡支架和传力支架形成的自适应转向系统，可实现试验测试过程中荷载方向随盾构管片变形而持续动态调整的加载技术要求；通过在加载器和环形反力墙之间设置过渡支架，可实现不同直径盾构管片的试验加载技术要求。通过在加载油缸上配置定压溢流阀，并且多个加载油缸与液压控制系统配合使用，可实现不同荷载分布模式、对称或非对称荷载工况下盾构管片的加载要求，且满足在盾构管片变形过程中持荷力恒定的加载技术要求。通过布置润滑系统、变形监测系统、病害影像采集系统和管片环受力特征监测系统，可开展盾构管片在不同荷载分布模式的受力变形特征和病害发展机理研究。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例的盾构管片足尺自适应加载系统的一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例的盾构管片足尺自适应加载系统的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例的盾构管片足尺自适应加载系统与液压控制系统配合的结构示意图；

图4为本发明实施例的盾构管片环的结构示意图；

图5为本发明实施例的加载单元的装配结构示意图；

图6为本发明实施例的盾构管片环和加载单元的局部结构示意图；

图7为本发明实施例的盾构管片环与受力特征监测系统的配合结构示意图；

图8为盾构管片环形变示意图。

图标:

001-基坑；002-盾构管片环；021-第一标准块；022-第二标准块；023-第三标准块；024-第一邻接块；025-封顶块；026-第二邻接块；100-环形反力墙；200-试验加载装置；210-加载单元；211-预埋件；212-过渡支架；213-加载器；2131-油缸座；2132-连接座；214-传力支架；215-弧形加载板；2151-金属板；2152-橡胶垫衬；216-第一销轴；217-第二销轴；220-液压控制系统；230-第一金属盖板；240-第二金属盖板；300-支座支承装置；310-支承支架；320-压力传感器；400-箔式应变片；410-钢筋计；420-表面应变传感器；500-全站仪；600-三维激光扫描仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

盾构管片足尺自适应加载系统实施例

请结合图1-图7，本实施例提供了一种盾构管片环002足尺自适应加载系统，能够实现试验测试过程中，荷载施加方向随盾构管片实际变形而发生自动调整，保持与对应区段内盾构管片法向保持一致的加载技术要求；荷载施加数值满足可实现不同荷载分布模式、对称或非对称荷载工况下盾构管片的加载技术要求，获取的实验结果的准确性高，可靠性高。

需要说明的是，足尺是指盾构管片环002的尺寸与实际服役的盾构管片环的尺寸保持一致。

请结合图4，同时，本实施例中，以盾构管片环002为单环进行说明，盾构管片环002包括首尾连接的第一标准块021、第二标准块022、第三标准块023、第一邻接块024、封顶块025和第二邻接块026，相邻管片之间可以通过螺栓等固定连接。试验过程中，第二标准块022和第三标准块023位于第一标准块021和第一邻接块024的下方。

本实施例中，盾构管片环002足尺自适应加载系统包括环形反力墙100、试验加载装置200和支座支承装置300；试验加载装置200安装于环形反力墙100，用于对完成拼装的盾构管片环002自动施加法向载荷；支座支承装置安装于环形反力墙100，用于与盾构管片环002抵接，以记载处于被动承载状态下的盾构管片环002与土体之间的相互作用特征。

承上述，采用以试验加载装置200为主的荷载边界和以支座支承装置300为主的变形边界相结合的混合加载方案，结合隧道断面测量数据等相关资料，能够还原盾构管片的真实受力状态和病害发展机理，如此一来，试验获取的数据更加准确，可靠性更高。

请结合图1和图2，本实施例中，可选的，环形反力墙100设于基坑001中，环形反力墙100设置为钢筋混凝土结构，现在预设位置开挖基坑001，基坑001为圆形坑，基坑001的直径按需设置，能够容纳试验器材即可。环形反力墙100设于基坑001的周壁上，环形反力墙100的浇筑厚度按需设置。通过环形剪力墙的设置，能够为试验加载装置200提供支撑，便于试验加载装置200将载荷施加于盾构管片上。

请结合图5-图6，本实施例中，可选的，试验加载装置200包括多个加载单元210，多个加载单元210在环形反力墙100的周向上排布，并且，多个加载单元210的位置分布于盾构管片环002的主动加载区域。可选的，每个加载单元210均包括预埋件211、过渡支架212、加载器213、传力支架214和弧形加载板215。预埋件211为金属构件，预埋件211在制造环形反力墙100时固定于环形反力墙100内，且部分暴露在环形反力墙100围成的区域中。过渡支架212可以设置为长度可调支架，过渡支架212安装与预埋件211和加载器213之间，通过调整过渡支架212的长度，能够调整加载器213与盾构管片环002之间的距离，从而在加载器213不改变的前提下适应不同尺寸的管片的加载，使用灵活。加载器213可以为加载油缸或千斤顶，本实施例中以加载器213为加载油缸为例进行说明。加载器213的缸体的远离活塞杆的端部设置有油缸座2131，活塞杆远离缸体的端部设置有连接座2132，过渡支架212的一端与预埋件211固定连接，另一端通过第一销轴216与油缸座2131可转动地连接。传力支架214通过第二销轴217与连接座2132可转动地连接，第一销轴216和第二销轴217平行设置，且第一销轴216的轴线和第二销轴217的轴线均与盾构管片环002的轴线平行。弧形加载板215包括相连的金属板2151和橡胶垫衬2152，金属板2151为弧形板，具有内凹面，橡胶垫衬2152贴合在内凹面上也形成了弧形板状结构。金属板2151与传力支架214可以采用焊接等方式固定连接，橡胶衬垫远离金属板2151的一侧用于与盾构管片的外周面接触。当加载器213启动后，活塞杆伸长，由于缸体与过渡支架212连接，过渡支架212通过预埋件211与环形反力墙100连接，缸体的位置保持不变，活塞杆带动弧形加载板215抵靠在盾构管片环002上，从而对盾构管片环002施加载荷。施加载荷的过程中，盾构管片环002发生形变，加载器213能够在过渡支架212和传力支架214的配合下，自适应调整位置，使加载器213施加于盾构管片环002的载荷始终沿管片环的法向，也即加载器213具有自适应转向功能，可有效改善试验测试过程中，因盾构管片变形产生偏心荷载而引起的试验误差的情况。同时，载荷通过弧形加载板215施加于盾构管片上，弧形加载板215能够通过橡胶垫衬2152与盾构管片的外周面紧密贴合，实现点荷载向面荷载转化的加载技术要求，使得加载于盾构管片上的载荷分布更加均匀，有效避免盾构管片和加载器213的刚度差异以及载荷分布不均对试验测试结果的影响。

请结合图3，需要说明的是，加载器213可以为加载油缸，加载器213的数量为多个，也即加载油缸的数量为多个，可以通过设置液压控制系统220实现对多个加载油缸的调控，使得多个加载油缸协同作业。例如，本实施例中，可以通过两组液压控制系统220协同作业以对多个加载油缸进行调控。试验过程中，通过液压控制系统220同步调节各加载油缸的顶进力，实现盾构管片的动态加载；期间应实时记录各加载油缸的顶进行程、顶进力及支承支座内部各应力传感器数值、盾构管片的受力变形特征以及病害发展过程。所涉及到的各组油缸的分组原则、顶进荷载量值及其增减工况应结合具体试验工况，通过荷载-结构法、地层-结构法或其他计算方法合理确定。

应当理解，过渡支架212可以与预埋件211和油缸座2131可拆卸地连接，如此，通过更换过渡支架212，也能够实现调节过渡支架212的尺寸的目的，从而应用在不同尺寸的盾构管片环002的加载。

可选的，加载油缸均配置有定压溢流阀门，能够满足各组加载油缸持荷力值不变或增大时，行程发生回缩的加载技术要求，允许试验测试过程中盾构管片环002变形充分发展。在具体油缸型号选择过程中，应结合试验设计工况，选择较预期变形和顶进荷载量相匹配的油缸类型；试验测试过程中，要求实时显示油缸顶进力及实际顶进行程，一方面可自侧面验证盾构管片变形监测系统的测试结果；另一方面可反算得到试验测试过程中油缸主动加载系统和反力墙地基加固处理区域的变形情况，对保证试验测试成果的可靠具有一定的参考意义。

此外，加载油缸的数量以及位置可以按需调整，能够与单环管片、多环管片配合，模拟不同的载荷工况。

本实施例中，可选的，试验加载装置200还包括两个金属盖板，为了便于描述，分别为第一金属盖板230和第二金属盖板240。第一金属盖板230和第二金属盖板240均为环形板。第一金属盖板230和第二金属盖板240分别设于盾构管片环002的两端面上，并且，在第一金属盖板230和第二金属盖板240用于与盾构管片环002接触的板面上还设置有润滑材料，通过选用不同摩擦特性的润滑材料，可反映不同环间效应特征下盾构管片环002的受力、变形及病害发展规律。

请结合图3，本实施例中，可选的，支座支承装置300包括多组压力传感器320和变形可控和填充材料可选的支承支架310，支承支架310用于被夹持于环形反力墙100和盾构管片环002之间，多组压力传感器320均分布于支承支架310上。具体的，支承支架310的外侧与环形反力墙100抵接，内侧通过填充层与第二标准块022和第三标准块023抵接，支承支架310与第二标准块022和第三标准块023抵接的面积按需调整。通过调整支承支架310的结构或材质，能够调整其变形能力。并且，支承支架310的形变能力小于盾构管片的形变能力，也即支承支架310的强度更高，能够起到支撑环形管片的作用。通过设置支承支架310，可满足试验测试过程中，盾构管片环002局部范围内变形保持与现场实测变形保持一致的加载技术要求。请结合图8，图8为某隧道断面三维激光扫描测试得到的断面变形示意图，其变形规律并不严格符合传统意义上的椭变形态特征，传统意义上认为的变形为横向的横鸭蛋和竖向的竖鸭蛋。具体来看，在地面超载、洞身范围内土体性质变化等外部因素作用下，隧道整体发生拱顶下沉变形、两侧水平向挤出变形，仰拱范围内，即道床位置处其变形始终处于相对较小的数值范围内。

本实施例提供的盾构管片环002足尺自适应加载系统，能够实现以油缸荷载和支承支座变形的两种边界约束条件下的混合加载，以隧道实测资料作为输入边界条件，可得到较为准确合理的试验测试结果。同时，该系统采用了加载油缸自适应转向结构，可消除试验测试过程中，因盾构管片变形造成偏心荷载所引起的试验误差。同时，系统采用了尺寸可调的试验加载装置200，可满足多种盾构管片内径的试验测试要求，为深入分析盾构隧道管片的受力变形特征、病害产生机理提供了可行、有效的试验测试手段，具有显著的经济效益及社会效益。

盾构管片足尺自适应加载方法实施例

本实施例还提供了一种盾构管片环002足尺自适应加载方法，该加载方法包括如下步骤：

步骤S100，在拟试验位置向下开挖基坑001形成盾构管片放置区域。

步骤S200，在基坑001的底部铺设形成一定厚度的混凝土底板，并放置设置有润滑剂的第一金属盖板230，其中，润滑剂的选择结合实际盾构隧道衬砌环的环间效应特征进行综合确定；并在基坑001四周进行地基加固形成环形反力墙100，在环形反力墙100内预设预埋件211，预埋件211的数量和位置按需设置。

步骤S300，在环形反力墙100的设定位置安装支承支架310，并且在支承支架310构成的空腔中浇筑混凝土等材料，在混凝土内预埋多个压力传感器320。支承支架310的装配位置与盾构管片环002被动承载的拟变形控制区域保持一致。

步骤S400，在盾构管片放置区域内，将盾构管片环002现场拼装在第一金属盖板230上；布置盾构管片环002的受力特征监测系统、变形监测系统和病害影像采集系统。其中，拼装盾构管片环002的过程中，在相邻管片的接缝、内外侧布置以箔式应变片400、钢筋计410和表面应变传感器420为主的受力特征监测系统。在盾构管片环002的中心处设置以全站仪500为主的变形监测系统以及以三维激光扫描仪600为主的病害影像采集系统。其中，全站仪500和三维激光扫描仪600均位于盾构管片放置区域的中部位置。

步骤S500，在环形反力墙100和盾构管片放置区域之间安装试验加载装置200和支座支承装置300。

步骤S600，在环形反力墙100的周向上，依次分角度、分步骤安装多个加载单元210，以预埋件211位置作为参考，将加载单元210的过渡支架212与对应的预埋件211连接。按照荷载分组控制原则使多个加载油缸依次连接液压控制系统220。安装期间，保证弧形加载板215与盾构管片环002的外周面相接触；盾构管片环002安装前、拼装及完成后均需完成相关设备的调试工作。

步骤S700，利用液压控制系统220，分组调整油缸顶进量，当盾构管片环002的应力应变测试数据发生细微变化时，即说明弧形加载弧板已与盾构管片环002紧密接触，满足试验测试条件；

步骤S800，于盾构管片环002的上方布置表面涂抹有润滑剂的第二金属盖板240。其中，润滑剂的材料选择应结合相邻盾构管片环间的相互作用特性确定。

步骤S900，通过液压控制系统220同步调节各加载油缸的顶进力，实现盾构管片的动态加载；期间应实时记录各加载油缸的顶进行程、顶进力及支承支座内部各应力传感器数值、盾构管片的受力变形特征以及病害发展过程。所涉及到的各组油缸的分组原则、顶进荷载量值及其增减工况应结合具体试验工况，通过荷载-结构法、地层-结构法或其他计算方法合理确定。

采用本实施例提供的加载方法，可还原盾构管片的真实受力状态和病害发展机理，获取的试验结果的准确高，具备较高的参考价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于，包括：

环形反力墙、试验加载装置、支座支承装置；所述试验加载装置安装于所述环形反力墙，用于对完成拼装的盾构管片环自动施加法向载荷；所述支座支承装置安装于所述环形反力墙，用于与盾构管片环抵接，以记载处于被动承载状态下的盾构管片环与土体之间的相互作用特征。

2.根据权利要求1所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述环形反力墙设置为钢筋混凝土墙。

3.根据权利要求1所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述试验加载装置包括环设于所述环形反力墙的多个加载单元，每个所述加载单元均包括预埋件、过渡支架、加载器和传力支架，所述预埋件固定于所述环形反力墙上，所述过渡支架与所述加载器的一端可转动地配合，所述传力支架与所述加载器的另一端可转动地配合，所述传力支架用于将载荷施加于所述盾构管片环的外周面上。

4.根据权利要求3所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述过渡支架的在所述加载器的伸缩方向上的尺寸可调。

5.根据权利要求3所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述加载单元还包括弧形加载板，所述弧形加载板与所述传力支架连接，所述弧形加载板具有内凹面，所述内凹面用于与盾构管片环的外周面抵接。

6.根据权利要求5所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述弧形加载板包括相连的金属板和橡胶垫衬，所述金属板具有内凹面，所述橡胶垫衬位于所述内凹面上，所述橡胶垫衬用于与盾构管片环抵接。

7.根据权利要求1所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述试验加载装置还包括两个金属盖板，所述两个金属盖板用于分别设于盾构管片环的轴向上的两端，每个所述金属盖板用于与盾构管片环接触的板面上设置有润滑层；所述金属盖板用于模拟盾构管片环相邻环之间的相互作用力。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于：

所述支座支承装置包括多组压力传感器和变形可控和填充材料可选的支承支架，所述支承支架用于被夹持于所述环形反力墙和盾构管片环之间，所述多组压力传感器均分布于所述支承支架上。

9.一种盾构管片足尺自适应加载方法，基于权利要求1-8中任一项所述的盾构管片足尺自适应加载系统，其特征在于，该加载方法包括：

步骤S100，在拟试验位置向下开挖基坑形成盾构管片放置区域；

步骤S200，在基坑的底部铺设形成混凝土底板；在基坑四周进行地基加固形成环形反力墙；

步骤S300，在所述盾构管片放置区域内，完成盾构管片环现场拼装；布置盾构管片环的受力特征监测系统、变形监测系统和病害影像采集系统；

步骤S400，在所述环形反力墙和盾构管片放置区域之间安装试验加载装置和支座支承装置。

10.根据权利要求9所述的盾构管片足尺自适应加载方法，其特征在于：

所述布置盾构管片环的受力特征监测系统、变形监测系统和病害影像采集系统的步骤包括：

盾构管片环拼装过程中，在相邻管片的接缝、内外侧布置箔式应变片、钢筋计和表面应变传感器；在盾构管片环围成的区域中布置全站仪；在盾构管片环围成的区域中布置激光扫描仪。