[发明专利]管片加载试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种管片加载试验装置及方法，该方法包括如下步骤：利用加载油缸对试验管片的外表面施加加载力；依据设定压力调节所述加载力以使得所述加载力趋近于所述设定压力；测量所述加载油缸与所述试验管片外表面间的距离得到距离数据；在所述试验管片发生变形时，根据所测得的距离数据计算出变形量，并依据所述变形量计算出所述试验管片在设定埋深处的被动土压力值；依据所述被动土压力值调整所述加载力以使得所述加载力趋近于所述被动土压力值。本发明在试验管片的试验过程中，考虑管片变形引起的被动土压力变化，实现更加真实的模拟管片在土体中的受力情况，提高力学性能试验的准确性。

技术领域

本发明涉及盾构实验测试领域，特指一种管片加载试验装置及方法。

背景技术

在大型城市交通日益拥堵的今天，地下轨道交通的重要性日渐突出。而在我国地下交通的建设中，盾构法得到了广泛的应用。盾构管片设计作为盾构法施工中重要的一环，直接决定了盾构法施工三成乃至接近一半的成本和施工的安全系数。可以说如何在避免浪费的前提下设计出能够确保安全的盾构管片在很大程度上决定了一次盾构施工的好坏。因此必须事先对盾构管片的力学性能进行试验，模拟实际载荷，验证各项设计指标。

目前常见的尤其是国内常见的盾构管片试验方式主要是缩小比例的模型试验，局部试验和简化试验等方式。以上试验由于结构的粗略化，材料的离散性和尺寸效应等因素限制，难以真实反映出盾构管片的细部特征和力学特性。而在1：1等比例整环试验方面，国外主要有：2003年,日本H.Nakamura等学者进行了双圆矩形盾构衬砌1：1原型试验研究；2003年，德国易北河第四座公路隧道外径达13.75m(建造时为世界之最)为验证衬砌管片的承载能力和稳定性进行了1:1整环试验；2000年,同济大学与上海市隧道工程轨道交通设计研究院合作进行了单圆衬砌1:1原型试验；2002年，上海隧道股份有限公司对轨道交通杨浦线(M8线)双圆盾构管片进行1:1力学加载试验；2006年张冠军等以宁波开明街—药行街地下人行通道为背景工程，对异形(矩形)盾构管片力学特性进行了1：1全比例试验。以上及其他一些1：1的原型试验，虽然能较好的反映出盾构管片的真实受力情况，但也存在着缺陷和不足。主要是在管片试验中，不考虑管片变形引起的土压力的变化对管片进一步变形的影响，认为土体为均质弹性体，而实际上，在隧道埋深较大时，管片变形引起的被动土压力的变化对管片变形的影响较大，使得现有的1:1原型试验存在力学性能试验不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种管片加载试验装置及方法，解决现有的管片全比例试验中忽略管片变形引起的土压力变化而利用恒定的加载荷载进行试验存在的力学性能试验不准确的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种管片加载试验方法，包括如下步骤：

提供加载油缸，利用所述加载油缸对试验管片的外表面施加垂直于试验管片表面的加载力，并实时检测所述加载力；

依据设定压力调节所述加载力以使得所述加载力趋近于所述设定压力；

测量所述加载油缸与所述试验管片外表面间的距离得到距离数据；

在所述试验管片发生变形时，根据所测得的距离数据计算出变形量，并依据所述变形量计算出所述试验管片在设定埋深处的被动土压力值；

依据所述被动土压力值调整所述加载力以使得所述加载力趋近于所述被动土压力值。

本发明的试验方法，在对试验管片进行加载试验时，测量加载油缸与试验管片间的距离，由此来检测试验管片的变形，在试验管片发生变形时，依据变形量计算得出被动土压力值，进而根据被动土压力值来调整加载力，在试验管片的试验过程中，考虑管片变形引起的被动土压力变化，实现更加真实的模拟管片在土体中的受力情况，提高力学性能试验的准确性。