[发明专利]一种试验用管片拼装系统

说明书

本发明公开了一种试验用管片拼装系统，包括下沉的实验坑，设于实验坑内的反力墙，设于反力墙左侧并与反力墙垂直连接的管片承台，设于管片承台上的管片环，设于管片环内的管片支撑架，设于管片承台左侧的反力架和设于管片支撑架和反力架之间的管片支撑架移动装置；反力架与实验坑地面固定连接，反力墙与实验坑坑底垂直固定连接，管片支撑架移动装置一端与反力架连接，管片支撑架移动装置的另一端分别与管片支撑架和反力墙连接。本发明具有如下有益效果：在不依托隧道和盾构设备条件下的完整拼装，为成环管片在多种工况下的力学特性试验奠定了基础，避免了现场管片监测对正常施工的干扰，弥补了现场监测试验无法指导前期管片设计的缺陷。本发明同时拓展了隧道管片的应用场合，既可以用于不同工况下的试验研究，也可以用于管片实际拼装效果的展示。

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，尤其是涉及一种试验用管片拼装系统。

背景技术

拼装式管片是盾构隧道常用的一种衬砌结构形式。盾构隧道施工过程中，管片通常采用盾构机自带的管片拼装机拼装成环。对于管片结构受力的研究是隧道安全性的重要组成部分，目前，一般在隧道内部管片拼装完成后对管片的结构受力、变形进行监测。这种方式可以获取真实的数据，但是必须在隧道开挖并完成管片拼装后才能进行，无法在工程设计初期进行研究进而改进管片结构，并且只能反映出监测位置这一特定区域的地质和水文条件对管片结构的影响。采用不依托真实隧道的管片衬砌结构开展多工况试验是解决这个问题的一种方法。然而，不依托隧道的管片衬砌由于无可用的管片拼装机，存在管片拼装成环的问题。本发明一种试验用管片拼装系统为该问题提供了一套解决方案。

发明内容

本发明为了克服现有技术中无法在工程设计初期对管片的结构受力、变形进行监测研究进而改进管片结构，并且受到监测位置特定区域的影响，结果具有片面性、不能模拟多环境的问题，因此提出了一种试验用管片拼装系统，可在不依托实际隧道和盾构机管片拼装机的情况下完成管片拼装，为开展管片结构性能试验提供支撑。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种试验用管片拼装系统，包括下沉的实验坑，设于实验坑内的反力墙，设于反力墙左侧并与反力墙垂直连接的管片承台，设于管片承台上的管片环，设于管片环内的管片支撑架，设于管片承台左侧的反力架和设于管片支撑架和反力架之间的管片支撑架移动装置；反力架与实验坑地面固定连接，反力墙与实验坑坑底垂直固定连接，管片支撑架移动装置一端与反力架连接，管片支撑架移动装置的另一端分别与管片支撑架和反力墙连接。

作为优选，所述反力架包括支撑架和设于支撑架上与支撑架连接的顶紧油缸组；顶紧油缸组包括若干个顶紧油缸，各个顶紧油缸均固定在支撑架上并沿圆周排列，圆周直径与管片环直径相等；各个顶紧油缸上均设有靴板，靴板固定在顶紧油缸的缸杆末端。

管片拼装完成后，顶紧油缸的缸杆伸出通过靴板向管片环端面施加轴向顶紧力，使管片接缝之间的弹性密封垫达到设计压缩量。

作为优选，所述管片支撑架移动装置包括卷扬、定滑轮、拉伸绳和回缩绳；卷扬位于反力架上，定滑轮位于反力墙上；拉伸绳的一端缠绕在卷扬上，拉伸绳的另一端固定在管片支撑架上；回缩绳的一端缠绕在卷扬上，回缩绳的另一端经过定滑轮变向后固定在管片支撑架上。

通过卷扬的顺时针与逆时针转动，即可实现管片支撑架的前后移动。当一环管片拼装完成后，管片支撑架移动装置将管片支撑架移动到下一环的拼装位置，从而实现管片的连续拼装。

作为优选，所述管片支撑架包括支撑框架，设于支撑框架底部并与支撑框架连接的行走机构，设于支撑框架上部的定位机构，2个设于支撑框架上并与支撑框架连接的支撑油缸，各个支撑油缸均通过连杆组与定位机构连接，定位机构通过支座与支撑框架连接；连杆组包括2个连杆，各个连杆均分别与对应的支撑油缸和定位机构连接；每个支撑油缸均位于支撑框架上部的中央。