[发明专利]一种管片接头的抗弯试验装置及方法

说明书

一种管片接头的抗弯试验装置，包括左反力架、右反力架、填充垫块、多组施力机构、液压加载系统和电气控制系统；其中，左反力架和右反力架相对安置且结构对称相同，填充垫块分别塞置于管片接头的两侧与左反力架和右反力架之间，将管片接头夹固于左反力架与右反力架之间，多组施力机构分布于管片接头的两侧方，连接左反力架和右反力架且施加向内的纵向拉力，液压加载系统和电气控制系统控制该多组施力机构对左反力架和右反力架加载形成对管片接头处的弯矩其中，Ni为各施力机构的纵向拉力，Li为各施力机构与管片接头的横向距离，I为施力机构的数量。本发明具有结构简单、适应性强、精确度高的优点，适用于各种管片各种工况下的管片接头抗弯试验，尤其能够胜任大弯矩下管片接头的抗弯试验。

技术领域

本发明涉及一种力学性能试验装置，具体涉及一种管片接头的抗弯试验装置及方法，属于检测技术领域。

背景技术

隧道工程中，实际工程和结构的原型尺寸一般较大且较为复杂，其力学性能和受力机理往往无法通过对结构直接进行研究而获得，而必须采用模型试验，即：借助于模型，根据相似原理和相似准则进行试验，从而得到结构的各项数据和性能，为隧道的设计和施工提供试验依据。隧道结构在施工中由于构造以及施工技术等原因存在管片接头，管片接头的连接方式有多种，通常采用的有螺栓接头、无连接件接头、插入式接头、销插式接头以及一些其他的连接形式。管片接头为隧道的薄弱部位，通过试验得到其基本受力性能和极限承载力，就显得尤为重要。

隧道管片在外侧水土压力的作用下会产生环向轴压力和弯矩。对管片接头力学性能进行试验时，通常会采用在距离管片接头一定偏心距的一侧表面位置处加一集中的荷载轴力，在管片接头处产生弯矩的方式，从而来模拟管片接头处受到轴力和弯矩作用的情况。然而，当管片尺寸较大或弯矩较大时，荷载就需要一个很大的力，这对于加载反力装置有很高的要求；此外盾构管片往往有一定弧度，由盾构管片两端加载试验力时，很难保证偏心距对接头处的截面中心为一理想值，从而导致试验加载情况与盾构管片接头的实际受力情况存在一定偏差，影响了试验结果的可靠度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有管片接头抗弯试验装置试验结果不可靠、适应范围不广的缺陷，提供一种管片接头的抗弯试验装置及方法，采用偏心加轴力的方法实现弯矩加载，并通过改变不同偏心距上的加载力实现对轴力与弯矩的控制，从而能够很好的模拟不同工况下管片上所受的加载负荷，提高试验的准确性和抗弯试验装置的工况适应范围。

本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：

一种管片接头的抗弯试验装置，包括左反力架、右反力架、填充垫块、多组施力机构、液压加载系统和电气控制系统；所述左反力架和右反力架相对安置且结构对称相同，所述填充垫块分别塞置于所述管片接头的两侧与所述左反力架和右反力架之间，以将该管片接头夹固于所述左反力架与右反力架之间，所述多组施力机构的数量为I组，分布于所述管片接头的两侧方，该多组施力机构连接所述左反力架和右反力架且对该左反力架和右反力架施加向内的纵向拉力，各施力机构的纵向拉力为Ni，各施力机构与所述管片接头的横向距离为Li，所述液压加载系统和电气控制系统分别连接各施力机构并控制该多组施力机构对所述左反力架和右反力架加载形成对所述管片接头处的弯矩M：

其中，M为管片接头处的弯矩，

Ni为各施力机构的纵向拉力，

Li为各施力机构与管片接头的横向距离(数值具有正负，位于管片两侧的距离值的正负相反)，

I为施力机构的数量。

作为进一步改进，每一组所述施力机构包括拉杆、液压油缸和推进关节轴承，所述拉杆沿纵向贯穿所述左反力架和右反力架，所述推进关节轴承设置于所述右反力架的右侧且将所述拉杆的右端固定于所述右反力架上，所述液压油缸设置于所述左反力架的左侧且连接所述拉杆的左端，该液压油缸通过所述拉杆对所述左反力架和右反力架施加纵向拉力Ni。