CN210639026U - 一种盾构管片衬砌结构内压加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，设置在盾构管片衬砌结构内，包括内撑反力支架和加压气囊，所述加压气囊设在内撑反力支架外侧，所述加压气囊的外侧依次为混凝土衬砌结构、盾构管片和外反力框架；所述内撑反力支架为圆柱形框架，所述加压气囊均匀间隔设在内撑反力支架和混凝土衬砌结构之间的环状空隙中，所述加压气囊为气囊单体，两个一组设置多组；所述加压气囊沿水平轴线和竖直轴线均对称设置。本实用新型使用加压气囊代替真实水体作为盾构管片的压力试验的内压加载装置，装置结构简单，操作方便快捷，并且克服了真实水体试验时堵头设置及拆除困难的问题；并且结构简单稳定，安全可靠，操作便捷。

Description

一种盾构管片衬砌结构内压加载装置

技术领域

本实用新型涉及盾构管片试验技术领域，具体涉及一种盾构管片衬砌结构内压加载装置。

背景技术

目前，在我国地铁区间隧道建设中，广泛采用盾构法施工技术，盾构管片在地铁隧道施工中得到广泛应用。盾构管片的工程造价约占地铁隧道土建施工总造价的30%～45%。盾构管片不仅是隧道的关键结构，也是影响隧道工程造价的一个重要因素。

如果盾构管片设计值偏大，会造成不必要的浪费，增加工程的造价；如果盾构管片设计值偏小，则使工程存在安全隐患。因此，必须对盾构管片的力学性能进行相应的试验，模拟实际载荷情况，试验其各项设计指标的符合性。

目前，国内盾构管片的试验方式主要是模型试验、局部试验和简化试验。由于模型结构的粗略化及模型材料的离散型，局部试验的尺寸效应和诸多忽略因素等，均难以真实实现对管片结构的细部特征及结构承载力、失稳、破坏特征等力学特性的模拟，特别是对盾构管片内压的模拟装置及其少见。如果采用真实水体对盾构管片内压进行模拟则存在堵头设置及拆除困难的问题，风险较高。因此本实用新型提供一种盾构管片衬砌结构内压加载装置进行盾构管片内压模拟，并且克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，解决了现有技术盾构管片内压的模拟装置少并且无法有效的模拟压力变化的问题并且试验效果好，操作便捷。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，设置在盾构管片衬砌结构内，包括内撑反力支架和加压气囊，所述加压气囊设在内撑反力支架外侧，所述加压气囊的外侧依次为混凝土衬砌结构、盾构管片和外反力框架，所述内撑反力支架、加压气囊、混凝土衬砌结构、盾构管片和外反力框架同轴设置；所述内撑反力支架为圆柱形框架，所述加压气囊均匀间隔设在内撑反力支架和混凝土衬砌结构之间的环状空隙中，所述加压气囊为气囊单体，两个一组设置多组；所述加压气囊沿水平轴线和竖直轴线均对称设置。

进一步地，所述内撑反力支架包括架筒、加强肋、支撑圈和反力架，所述架筒为圆形管，所述加强肋绕架筒轴线均匀间隔设在架筒的内侧壁上，所述支撑圈沿架筒长度方向均匀间隔设在架筒的内侧壁上，所述反力架和支撑圈一一对应设置，包括对称设置的支撑杆和连接板，所述连接板设在内撑反力支架的轴线处，所述支撑杆固定在连接板上，其外端固定在支撑圈上。

进一步地，所述支撑杆包括竖直杆、水平杆和斜撑杆，所述竖直杆和水平杆的中部固定在连接板上，其两端固定在支撑圈上，所述斜撑杆的内端固定在连接板上，外端固定在支撑圈上。

进一步地，所述加压气囊共设置8组，共16个，每组的两个加压气囊对称设在内撑反力支架1的左右两侧。

进一步地，所述加压气囊为两端锥形、中部圆柱体的橡胶气囊，其两端顶部设有管路，所述管路与供气设备连接。

进一步地，所述加压气囊通过供气设备控制压力量值及压力增量值，不同组的加压气囊的压力控制采用分开单独控制，同一组加压气囊的压力控制采用统一控制。

进一步地，所述内撑反力支架上设有加压气囊的管路的让位孔道。

进一步地，所述内撑反力支架外径为3800mm，长度为5m。

进一步地，所述加压气囊直径1m，长度为4.3m。

本实用新型有益效果如下：

使用加压气囊代替真实水体作为盾构管片的压力试验的内压加载装置，装置结构简单，操作方便快捷，并且克服了真实水体试验时堵头设置及拆除困难的问题；

对每组气囊分别控制其压力量值及每级压力增量，来模拟水体重力引起的内水压梯度差异，实现与真实水体相同的压力变化，达到相同的试验效果；

在内撑反力支架内部设置多个加固构件，保证其结构的稳定，保证试验的效果以及设备安全；

本实用新型整体结构简单稳定，安全可靠，操作简单，并且试验效果好，能够满足盾构管片的压力试验的压力值及压力值调节需求。

附图说明

图1为本实用新型的使用状态示意图；

图2为本实用新型的使用状态剖视图；

图3为本实用新型的整体结构示意图；

图4为本实用新型的加压气囊结构示意图；

图5为本实用新型的内撑反力支架剖视结构示意图。

附图标记：1-内撑反力支架，11-架筒，12-加强肋，13-支撑圈，14-反力架，2-加压气囊，3-混凝土衬砌结构，4-盾构管片。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利和简化描述，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专利的限制。

如图1、2、3所示，一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，设置在盾构管片衬砌结构内，包括内撑反力支架1和加压气囊2，所述加压气囊2设在内撑反力支架1外侧，所述加压气囊2的外侧依次为混凝土衬砌结构3、盾构管片4和外反力框架，所述内撑反力支架1、加压气囊2、混凝土衬砌结构3、盾构管片4和外反力框架同轴设置；所述内撑反力支架1为圆柱形框架，所述加压气囊2均匀间隔设在内撑反力支架1和混凝土衬砌结构3之间的环状空隙中，所述加压气囊2为气囊单体，两个一组设置多组；所述加压气囊2沿水平轴线和竖直轴线均对称设置。

本实用新型通过采用内撑反力支架1和加压气囊2的组合代替混凝土衬砌结构3中放置的水体来进行盾构管片的压力试验，相较于真实水体的压力试验，在完整的代替其功能的前提下，还具有结构简单，压力可调的优点，并且不使用真实水体的情况下，构件更少，操作更加便捷。

如图5所示，进一步地，所述内撑反力支架1包括架筒11、加强肋12、支撑圈13和反力架14，所述架筒11为圆形管，所述加强肋12绕架筒11轴线均匀间隔设在架筒11的内侧壁上，所述支撑圈13沿架筒11长度方向均匀间隔设在架筒11的内侧壁上，所述反力架14和支撑圈13一一对应设置，包括对称设置的支撑杆和连接板，所述连接板设在内撑反力支架1的轴线处，所述支撑杆固定在连接板上，其外端固定在支撑圈13上。优选的，所述架筒11、加强肋12、支撑圈13和反力架14均采用Q345C材质不锈钢，且相互之间采用焊接连接；所述架筒11为厚度28mm的钢管；所述加强肋12高度为200mm，厚度28mm的钢板；所述支撑圈13为厚度28mm的钢环，其内环外径和外环内径间距为200mm；所述反力架14为槽钢或钢板。

进一步地，所述反力架14和支撑圈13间隔0.5m设置一个。

如图1、5所示，进一步地，所述支撑杆包括竖直杆、水平杆和斜撑杆，所述竖直杆和水平杆的中部固定在连接板上，其两端固定在支撑圈13上，所述斜撑杆的内端固定在连接板上，外端固定在支撑圈13上。

通过设置加强肋12对内撑反力支架1的轴向进行加强，间隔设置支撑圈13和反力架14对内撑反力支架1的径向进行加强，保证在加压过程中不会因为压力载荷过大导致架筒11变形或损坏，能够有效的保证结构的稳定。

如图1、2、3所示，进一步地，所述加压气囊2共设置8组，共16个，每组的两个加压气囊2对称设在内撑反力支架1的左右两侧。

如图4所示，进一步地，所述加压气囊2为两端锥形、中部圆柱体的橡胶气囊，其两端顶部设有管路，所述管路与供气设备连接。

进一步地，所述加压气囊2通过供气设备控制压力量值及压力增量值，不同组的加压气囊2的压力控制采用分开单独控制，同一组加压气囊2的压力控制采用统一控制。

进一步地，所述加压气囊2内也可使用充水水囊代替。

将同一组的两个加压气囊2对称设置在内撑反力支架1的两侧，并且不同组沿水平放置的内撑反力支架1的上下直径方向连续设置，通过对同一组加压气囊2的压力控制采用统一控制，保证内撑反力支架1左右两侧的压力一致，达到真实水体同一深度的压力相同的效果，通过对不同组的加压气囊2的压力控制采用分开单独控制，达到真实水体不同深度的压力不同的效果；通过上述设置，能够完整的模拟真实水体的压力变化，并且通过改变压力，具有比真实水体更大的调节范围。

进一步地，所述内撑反力支架1上设有加压气囊2的管路的让位孔道。设置让位孔道供气囊端部的管路导出。

进一步地，所述内撑反力支架1外径为3800mm，长度为5m。

进一步地，所述加压气囊2直径1m，长度为4.3m。

如图1、2所示，本实用新型安装使用时，首先在外反力框架内环壁上安装铺设盾构管片4，然后在盾构管片4的内壁设置混凝土衬砌结构3，待混凝土衬砌结构3完全就位后，利用天车吊运内撑反力支架1，利用在混凝土衬砌结构3内预设的垫层标识定位将内撑反力支架1安装到位，并保证上述部件的同轴，内撑反力支架1就位后，将加压气囊2安装就位，并保证加压气囊2上下方向和左右方向均对称。安装完毕后，对加压气囊2的管路进行连接并调试，调试合格后进行加压试验。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，设置在盾构管片衬砌结构内，其特征是，包括内撑反力支架（1）和加压气囊（2），所述加压气囊（2）设在内撑反力支架（1）外侧，所述加压气囊（2）的外侧依次为混凝土衬砌结构（3）、盾构管片（4）和外反力框架，所述内撑反力支架（1）、加压气囊（2）、混凝土衬砌结构（3）、盾构管片（4）和外反力框架同轴设置；所述内撑反力支架（1）为圆柱形框架，所述加压气囊（2）均匀间隔设在内撑反力支架（1）和混凝土衬砌结构（3）之间的环状空隙中，所述加压气囊（2）为气囊单体，两个一组设置多组；所述加压气囊（2）沿水平轴线和竖直轴线均对称设置。

2.根据权利要求1所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述内撑反力支架（1）包括架筒（11）、加强肋（12）、支撑圈（13）和反力架（14），所述架筒（11）为圆形管，所述加强肋（12）绕架筒（11）轴线均匀间隔设在架筒（11）的内侧壁上，所述支撑圈（13）沿架筒（11）长度方向均匀间隔设在架筒（11）的内侧壁上，所述反力架（14）和支撑圈（13）一一对应设置，包括对称设置的支撑杆和连接板，所述连接板设在内撑反力支架（1）的轴线处，所述支撑杆固定在连接板上，其外端固定在支撑圈（13）上。

3.根据权利要求2所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述支撑杆包括竖直杆、水平杆和斜撑杆，所述竖直杆和水平杆的中部固定在连接板上，其两端固定在支撑圈（13）上，所述斜撑杆的内端固定在连接板上，外端固定在支撑圈（13）上。

4.根据权利要求1所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述加压气囊（2）共设置8组，共16个，每组的两个加压气囊（2）对称设在内撑反力支架（1）的左右两侧。

5.根据权利要求4所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述加压气囊（2）为两端锥形、中部圆柱体的橡胶气囊，其两端顶部设有管路，所述管路与供气设备连接。

6.根据权利要求5所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述加压气囊（2）通过供气设备控制压力量值及压力增量值，不同组的加压气囊（2）的压力控制采用分开单独控制，同一组加压气囊（2）的压力控制采用统一控制。

7.根据权利要求5所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述内撑反力支架（1）上设有加压气囊（2）的管路的让位孔道。

8.根据权利要求1所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述内撑反力支架（1）外径为3800mm，长度为5m。

9.根据权利要求1所述的一种盾构管片衬砌结构内压加载装置，其特征是：所述加压气囊（2）直径1m，长度为4.3m。

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