[发明专利]一种管片纵向接头剪切刚度试验加载装置及方法

说明书

一种管片纵向接头剪切刚度试验加载装置，固定模块包括管片固定支座、钢梁固定支座和设置在钢梁固定支座内侧上安装加载模块用的工字钢梁，且该工字钢梁的底面上设置有固定上液压千斤顶的定位螺孔；加载模块包括上液压千斤顶、下液压千斤顶、加载曲板与自动化液压控制装置，自动化液压控制装置包括定时插座和电动液压千斤顶；管片模块由一个中环管片和两个侧环管片错缝拼装组成，两个侧环管片的宽度为原型值的一半，中环管片的宽度为原型值；相邻管片之间设置等比例缩小的纵向高强度螺栓；检测模块包括检测部分和数据处理部分。以及提供一种加载方法。本发明对管片的纵向接头螺栓抗剪受力性能及循环荷载下纵向接头螺栓抗剪劣化性能进行检测。

技术领域

本发明涉及盾构隧道管片检测领域，尤其涉及一种管片纵向接头剪切刚度试验加载装置及方法。

背景技术

盾构法隧道衬砌结构一般是由若干块弧形的管片拼装而成。管片与管片之间、环与环之间通过接头采用螺栓或其他方式连接。相关工程试验及计算结果的对比研究表明,接头的连接构造和力学性能对衬砌环的内力分布和变形有显著影响。特别得，对于错缝拼装的衬砌环,尽管修正的惯用法已经考虑了管片接头处剪力的传递,但它仍只是一种等效的计算方法，因此对衬砌管片接头力学性能的试验变得极为重要。

在隧道衬砌试验中，由于管片的尺寸较大，且具有多种结构类型，因此，在对管片的力学性能即受力机理进行检测时，无法通过直接检测获得。目前普遍采用的检测方法，一般先根据管片的尺寸及结构，按照管片模型结构与管片结构相同且管片模型尺寸相对管片等比例缩小的原则制作管片模型，；再对管片模型进力学试验，检测得出管片模型的各项参数；最后再根据模型试验参数获得实际工程中管片的各项性能参数。

另外，在隧道工程中，管片通常采用螺栓接头、无连接件接头，插入式接头及销插式接头等不同形式的连接接头进行连接。连接接头部位作为隧道中的薄弱部位，准确检测出其基本受力性能和极限承载能力，显得尤为重要。目前对管片接头力学性能的研究主要集中在局部管片环向接头抗弯能力方面，对整环管片的纵向接头抗剪问题的研究很少；且由于施工等因素的影响，隧道衬砌结构往往含有初始缺陷，列车长期动荷载作用下，缺陷进一步萌生、发展，使结构力学性能下降，影响隧道结构使用寿命，而连接接头作为隧道管片结构的薄弱部位，检测接头刚度的劣化趋势变得极为重要。

因此，如何在不浪费过多人力物力的情况下，检测循环剪切荷载下不同尺寸整环衬砌管片纵向接头的剪切刚度，这是问题的关键所在。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提出一种管片纵向接头剪切刚度试验加载装置及方法，对管片的纵向接头螺栓抗剪受力性能及循环荷载下纵向接头螺栓抗剪劣化性能进行检测，

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管片纵向接头剪切刚度试验加载装置，包括固定模块、加载模块、管片模块和检测模块，所述固定模块包括管片固定支座、钢梁固定支座和设置在所述钢梁固定支座内侧上安装所述加载模块用的工字钢梁，且该工字钢梁的底面上设置有固定上液压千斤顶的定位螺孔；所述加载模块包括上液压千斤顶、下液压千斤顶、加载曲板与自动化液压控制装置，所述自动化液压控制装置包括定时插座和电动液压千斤顶；所述管片模块由一个中环管片和两个侧环管片错缝拼装组成，两个侧环管片的宽度为原型值的一半，中环管片的宽度为原型值，试验均以中环管片为量测对象；相邻管片之间设置等比例缩小的纵向高强度螺栓；所述检测模块包括检测部分和数据处理部分，在中环管片中部纵向接头处布置位移测点与应变片，用位移数显仪量测衬砌管片的位移，并在管片周边典型截面位置内、外侧对称布设环向电阻应变片以测得管片内外侧应变值，以此获得中环管片的截面内力。