[发明专利]盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置及方法

说明书

一种盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置及方法，其装置包括抗弯性能试验机的龙门架，左、右侧的管片的非接头端分别连接于左、右两侧架的端部支座上，龙门架的顶梁连接有上油缸，上油缸下部的活塞连接上加力梁，上加力梁的底部两侧向下凸起，上加力梁底部的中部位于左、右侧的管片的接头的正上方；其特征在于：所述左、右侧的管片的接头的下方设有底座、底座上固定有下油缸，下油缸上部的活塞连接下加力梁、下加力梁的顶部两侧向上凸起，下加力梁的顶部的中部位于左、右侧的管片的接头的正下方。本发明能进行正、负弯矩和交替弯矩下的管片接头抗弯性能试验，能为盾构隧道抗弯、抗震设计、施工和维护，提供更可靠的试验依据。

技术领域

本发明涉及一种盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置及方法。

背景技术

盾构法在当今隧道修建方法中占有重要的地位，在城市地铁、综合管廊及大型水下隧道等工程中得到广泛使用。但盾构隧道的隧道结构是由弧形的管片拼装构成，也即隧道结构存在大量接缝，整体性较差，抗弯性能弱；尤其是在地震作用下，盾构隧道的管片接头容易损坏，严重影响隧道的安全。因此，需要对盾构隧道管片(盾构管片)的抗弯力学行为试验和分析，以保证隧道的安全。

现有的管片接头试验装置，用水平推力模拟管片轴力，在管片上部通过千斤顶向管片接头的两侧施加竖向荷载，模拟管片接头弯矩，进而测出管片接头的承载能力和抗弯性能。这种装置存在以下的问题：

1、试验管片的非接头端支撑于管片支座上，两个试验管片呈向上的拱形，上方的竖向千斤顶能方便的从管片上部施加竖向荷载，模拟管片接头的正向弯矩；但要模拟管片接头的负向弯矩，则需要将管片翻转(内外侧反向)安装，使管片的径向平直的端部远离端部支座，而由管片外侧的弧形面与端部支座接触，而很难固定管片，导致负弯矩模拟试验难以进行；难以测出负弯矩下的抗弯性能。

2、加载装置通过上方的竖向千斤顶来施加竖向力，只能从一个方向向管壁施加弯矩，如要施加另一个方向的弯矩，则必须先拆卸管片，将管片翻转再重新安装管片，也即不能无间隙的对管片施加交替变化的弯矩。而在地震作用下，管片接头在地震波的作用下接头所受的弯矩方向是动态交替变化的，因此，现有试验装置不能进行地震作用下管片接头的抗震(抗弯矩)性能试验。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置，使用该装置既能方便的进行正弯矩下的管片接头抗弯性能试验，也能方便的进行负弯矩下的管片接头抗弯性能试验，还能方便的进行正负弯矩交替(地震)作用下的管片接头抗弯性能试验，从而为盾构隧道的管片的抗弯、抗震设计、施工和维护，提供更全面、可靠的试验依据，以保证隧道的安全。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置，盾构隧道结构管片接头抗弯性能试验的动力荷载施加装置，包括抗弯性能试验机的龙门架，固定于龙门架左、右两侧架的端部支座，左、右侧的管片的非接头端分别连接于左、右两侧架的端部支座上，龙门架的顶梁连接有上油缸，上油缸下部的活塞连接上加力梁，上加力梁的底部两侧向下凸起，上加力梁底部的中部位于左、右侧的管片的接头的正上方；其特征在于：所述左、右侧的管片的接头的下方设有底座、底座上固定有下油缸，下油缸上部的活塞连接下加力梁、下加力梁的顶部两侧向上凸起，下加力梁的顶部的中部位于左、右侧的管片的接头的正下方。

本发明的第二发明目的提供一种使用上述的盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置，对管片接头进行抗弯性能试验的方法，该方法能够方便快捷的进行管片接头的抗弯性能试验。

本发明实现其第二发明目的所采用的第一种技术方案是，一种使用上述的盾构管片接头抗弯性能试验机的弯矩交替加载装置，对管片接头进行正弯矩抗弯性能试验的方法，其操作为：