[发明专利]一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置及方法

说明书

本发明涉及可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，包括控制室、油泵室、第一预埋矩形管、第二预埋矩形管和下沉井系统；控制室和油泵室间隔着第一宽沟槽，控制室内设有第一电控柜和控制台，油泵室内设有伺服油泵和第二电控柜，电控柜与伺服油泵相连，油泵室下边连接管沟和第二宽沟槽，控制室和油泵室与下沉井系统之间分别设有第一预埋矩形管和第二预埋矩形管；伺服油泵包括油箱，油箱包括油泵和滤芯，且油箱布置有油箱盖板支架网。本发明的有益效果是：本发明反力井整体系统属于大型足尺试验，对研究盾构隧道管片在不同工况下的抗压、防渗能力具有十分重要的意义。且该试验方法将管片放置在井内，大大提高了试验的安全性。

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道管片结构试验加载装置，适用于管片模型试验的加载，尤其是对大型足尺试验管片结构试验加载特别适用。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展和城市化水平的不断提高，城市地铁隧道项目得到大规模的开发和利用。在既有地铁盾构隧道附近不可避免地要进行各种工程建设，引发了新的工程问题，严重时将导致既有盾构隧道结构纵向出现大范围不均匀变形，横向产生收敛变形，隧道接缝张开、螺栓断裂、接缝渗漏水、接头部位损坏、管片开裂等现象，甚至造成隧道结构发生破坏。原型整环管片结构试验成为检验隧道结构稳定性和优化结构设计必不可少的研究手段。由于其克服室内模型试验的缩尺效应，实现单块管片和接头力学加载试验无法达到的结构整体性，可多工况模拟管片结构在不同拼装方式、不同水文地质条件、不同受力模式下的受力状态，相比于现场测试更具多面性、可重复操作性和灵活性。然而现有研究大多局限于理论计算、数值分析和缩尺寸模型试验，缺乏足尺寸试验验证，并且在运营地铁隧道内也无法进行承载力方面的现场试验。

在以往研究中，许多学者也做出相应的研究，目前主要为单环和多环足尺试验加载。单环加载的优点是试件变形大，效果明显且有24个千斤顶加载点。但整个试验过程繁琐，所需时间较长；试验过程控制难度大，无法单独控制每个千斤顶的力，仅三组荷载。多环采用对拉梁提供径向对拉力，以对结构导入弯矩内力；每根对拉梁上设4孔，钢绞线从孔内穿越，一端锚固于对拉梁，另一端锚固于另一对拉梁上的千斤顶以实现张拉。环箍梁提供环向环箍力以导入轴力模拟水压；环箍梁也同样设有孔位，钢绞线绕管片环一圈后张拉端与固定端设在同一根环箍梁上。该方法可以研究错缝拼装下管片的力学性能。但其操作较复杂，两边对称力大小一样导致不能单独控制每一点千斤顶的加载力。且两种类型的试验均把管片放在地面上，试验安全性具有挑战性。

综上所述，目前对管片进行受力分析的大型足尺试验存在着或多或少的问题，无法精确地真实地再现盾构衬砌结构实际受力状态下的力学行为特征，亟需通过改进技术来进行解决。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置及方法。

这种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，包括控制室、油泵室、第一预埋矩形管、第二预埋矩形管和下沉井系统；控制室和油泵室间隔着第一宽沟槽，控制室内设有第一电控柜和控制台，油泵室内设有伺服油泵和第二电控柜，电控柜与伺服油泵相连，油泵室下边连接管沟和第二宽沟槽，控制室和油泵室与下沉井系统之间分别设有第一预埋矩形管和第二预埋矩形管；伺服油泵包括油箱，油箱包括油泵和滤芯，且油箱布置有油箱盖板支架网，油泵和滤芯通过管道相通；下沉井系统包括反力井、管片、水平加载装置、竖向加载装置和辅助安装支架；水平加载装置设于反力井与管片之间，水平加载装置包括反力井连接板、T型槽、水平加载油缸、分配梁和加载滚子；反力井内壁安装有辅助安装支架，辅助安装支架包括爬梯、爬梯活板和撑杆；反力井上设有吊拉装置，吊拉装置连接水平加载油缸，吊拉装置包括油缸吊梁、导轨、吊梁滑车和手拉葫芦；竖向加载装置设于管片的上方，竖向加载装置包括竖向加载立柱、竖向加载横梁、油缸吊挂板、竖向加载油缸和地槽。

作为优选：第一宽沟槽的宽度为第二宽沟槽的一半。