[实用新型]一种隧道衬砌整环结构试验加载装置

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程中的结构试验技术领域，涉及一种特殊的结构试验加载装置。

背景技术

目前，地铁交通建设规模越来越大，很多城市开工建设地铁，有些大城市的地铁已运行多年，用盾构（机）技术建造的地铁隧道的管状结构称为衬砌，衬砌是由钢筋混凝土管片拼成环，再将一环一环衬砌连接起来构成隧道。隧道衬砌承受周边的水土压力，过大或不均匀的水土压力造成衬砌环产生“椭圆状”变形，甚至破坏，危及地铁运行安全。

隧道衬砌试验研究分为管片试验和整环试验两大类，1:1原型衬砌整环结构试验是研究结构性能的最有效手段，国内外以往的隧道衬砌整环试验均为设计验证性试验，试件变形比较小。随着部分线路盾构隧道的多年运营，衬砌结构的侧向压力发生改变，部分衬砌已产生较大的变形，此时需要对结构进行加固处理来控制结构后续变形和承载能力。为了评价现有加固手段的效果以及选择合适的加固时机，需要进行原型衬砌整环结构极限承载能力试验。

与设计验证性试验相比，衬砌整环结构极限承载能力试验具有很大挑战性。首先是衬砌结构的极限荷载和极限变形相对较大，并表现为环向大偏压。其次，需要将试件加载到指定的变形量，保持此变形量在一周左右的时间内不变化，在此期间内对衬砌环进行加固，加固过程中不能有振动影响，加载千斤顶需要停止工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隧道衬砌整环结构试验加载装置，

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种隧道衬砌整环结构试验加载装置，包括中心反力装置、沿所述中心反力装置径向均匀分布并与所述中心反力装置相连的多组加载点，所述每组加载点径向从外到内依次包括荷载分配梁、液压装置、持荷梁以及至少一根拉杆，所述荷载分配梁与所述持荷梁对应所述拉杆分别设有安装孔，所述拉杆穿过所述荷载分配梁与所述持荷梁后固定于所述中心反力装置上，所述液压装置安装于所述荷载分配梁与所述持荷梁之间以提供荷载。

所述持荷梁与所述拉杆连接处设有锁紧螺帽。

每组加载点分布设有两根拉杆，所述两根拉杆位于所述荷载分配梁与所述持荷梁的两端。

所述中心反力装置为哑铃型结构，包括支撑座、固定安装于所述支撑座上下两端的圆形组合钢板，所述圆形组合钢板分别包括上下两组固定连接的圆形钢板，所述上下圆形两组钢板连接缝处对应所述加载点的数量径向均匀设有多组插销，所述上下两组插销之间的距离与所述两根拉杆之间的距离相等。

所述拉杆与所述中心反力装置通过插销连接。

还包括多个支撑底座，所述支撑底座的数量与所述加载点数量相同，所述支撑底座均匀布置于所述衬砌整环的下方以支撑所述衬砌整环。

所述隧道衬砌整环结构试验加载装置还包括滚珠组件，所述滚珠组件设置于所述支撑底座下方以减少试验时试件与地面之间的摩擦力。

所述隧道衬砌整环结构试验加载装置设有16～32组加载点。

所述拉杆为钢拉杆。

所述液压装置为液压千斤顶。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所示的隧道衬砌整环结构试验加载装置，采用自平衡的拉杆-反力梁加载体系，所有加载点荷载汇于中心反力装置，构成自平衡加载系统，每个加载点的荷载由一根荷载分配梁、一根持荷梁和两根钢拉杆构成的钢结构装置提供。

在进行隧道衬砌整环结构加载试验时，持荷梁作为液压千斤顶主动加载的垫梁，用于保证荷载沿竖向均匀分布，整个自平衡加载装置传力途径简洁、明确，造价低，安装方便，对试验场地的要求不高。

此外，持荷梁还与锁紧螺帽配合，在模拟隧道衬砌加固工况试验中，持荷梁和锁紧螺帽在液压千斤顶停止工作的情况下保持衬砌整环试件的变形量，方便加固施工，满足隧道衬砌整环结构极限承载能力试验并能在大变形下对试验结构进行加固后二次试验的试验加载装置。

附图说明

图1为本实用新型一实施例平面布置图的俯视图；

图2为图1所示实施例中加载点的竖向剖面图；

附图中，1—中心反力装置，2—钢圆柱插销，3、3’—拉杆，4—整环衬砌试件，5—支撑底座，6—持荷梁，7、7’—锁紧螺帽，8—液压装置，9—荷载分配梁。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。