一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，包括设备基础，所述设备基础上设置有对试验用管片进行竖向加载的竖向加载组件和对试验用管片在水平面内横向加载的水平横向加载组件、纵向加载的水平纵向加载组件，所述水平纵向加载组件与设备基础滑动配合便于取放试验用管片。本实用新型专利技术可以从竖向、水平横向和水平纵向三个方向对管片构件进行加载，且既能实现同步加载，又可进行异步加载，模拟更为真实的盾构管片受力情况。本实用新型专利技术有效试验空间大，水平横向和纵向加载范围可分别由水平横向撑杆和梯形螺纹拉杆进行调节，配合不同形式的分配梁辅具，适应多种拼接形式管片结构的加载，应用范围广。

A test equipment for determining the reinforcement effect of segment of Metro Shield Tunnel

The utility model discloses a test equipment for determining the reinforcement effect of segment of metro shield tunnel, which includes a equipment foundation, on which a vertical loading component for vertical loading of test segment, a horizontal horizontal and vertical loading component for horizontal horizontal loading of test segment in horizontal plane and a horizontal and vertical loading component for vertical loading are arranged, and the horizontal and vertical loading group It is easy to take and place the segment for test by sliding fit between the component and the equipment foundation. The utility model can load segment components from three directions of vertical, horizontal horizontal horizontal and horizontal vertical, and can realize synchronous loading and asynchronous loading, so as to simulate more real stress situation of shield segment. The utility model has large effective test space, and the horizontal transverse and longitudinal loading ranges can be adjusted by the horizontal transverse brace and the trapezoid thread pull rod respectively, and can be used for loading various splicing segment structures with different forms of distribution beam accessories.

【技术实现步骤摘要】
一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备
本技术属于结构构件力学性能试验
，具体涉及一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备。
技术介绍
在地铁盾构隧道的施工和运维期间，衬砌管片都是最主要的承载结构，必须满足强度和变形要求，因地层条件差、盾构通过时超欠挖、注浆质量不满足要求、地面堆载、管片结构性能劣化的影响等，均可能导致衬砌管片发生破坏，因此需要关注破损管片的加固补强及加固后的效果。地铁盾构隧道衬砌管片由单块管片拼装而成，存在大量的沿环向和纵向的接头，尤其对于加固后管片及接头，其力学特性更为复杂。鉴于上述原因，需要对地铁盾构隧道管片加固补强效果进行研究。目前，对盾构管片力学性能的研究包括建立各类内力计算模型、进行三维数值模拟、相似模型试验和足尺试验，其中不乏对单管片和管片接头性能的研究，但对破损管片加固后管片及接头的力学性能的研究较为匮乏，且由于进行足尺试验占用空间大、操作复杂、现场还原度低，对破损管片加固后的结构力学性能认识不足。
技术实现思路
本技术针对现有地铁盾构隧道管片及接头力学性能测试试验中加载模式单一、操作复杂、现场还原度低等问题，提供一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备。本技术的技术方案是：一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，包括设备基础，所述设备基础上设置有对试验用管片进行竖向加载的竖向加载组件和对试验用管片在水平面内横向加载的水平横向加载组件、纵向加载的水平纵向加载组件，所述水平纵向加载组件与设备基础滑动配合便于取放试验用管片。r>所述竖向加载组件包括设置在设备基础上的竖向加载立柱，所述竖向加载立柱成对设置，竖向加载立柱之间设置有竖向加载次梁，所述竖向加载次梁下端设置有竖向加载主梁，所述竖向加载主梁下端设置有竖向加载用的竖向加载作动器。所述水平横向加载组件包括设置在设备基础上的水平横向加载立柱，所述水平横向加载立柱成对设置，所述水平横向加载立柱上端设置有水平横向加载拉杆，一对水平横向加载立柱的相对侧面分别设置有加载用的水平横向加载作动器和支撑用的水平横向撑杆。所述设备基础设置有导轨，所述水平纵向加载组件包括Ⅰ号水平纵向反力框、Ⅱ号水平纵向反力框，所述Ⅰ号水平纵向反力框、Ⅱ号水平纵向反力框沿导轨滑动，所述Ⅰ号水平纵向反力框、Ⅱ号水平纵向反力框之间设置有连接且调节间距的螺纹拉杆，所述Ⅱ号水平纵向反力框端部设置有作动器支撑，所述作动器支撑上设置有水平纵向加载作动器。所述竖向加载次梁设置在两个水平横向加载拉杆之间。所述试验用管片中部存在管片连接接头，所述试验用管片内侧设置有管片加固部。所述竖向加载作动器的活动端与竖向加载分配梁上端的垫板相连，所述竖向加载分配梁下端形成与试验用管片相适应的弧形。所述Ⅰ号水平纵向反力框、水平纵向加载作动器的活动端均设置有水平纵向延长梁，所述水平纵向延长梁另一端设置有连接角钢，所述连接角钢中设置有支撑槽钢，所述支撑槽钢中形成倾斜且与试验用管片端部相适应的支撑槽。所述水平横向撑杆、水平横向加载作动器的活动端均设置有水平横向加载连接件，所述横向加载连接件另一端与水平横向分配梁相连，所述水平横向分配梁为与试验用管片侧壁相适应的弧形。所述横向加载连接件包括延长横梁、延长支柱，所述延长横梁连接水平横向分配梁的弧形两端。本技术的有益效果如下：本技术可以从竖向、水平横向和水平纵向三个方向对管片构件进行加载，且既能实现同步加载，又可进行异步加载，模拟更为真实的盾构管片受力情况。本技术有效试验空间大，水平横向和纵向加载范围可分别由水平横向撑杆和梯形螺纹拉杆进行调节，配合不同形式的分配梁辅具，适应多种拼接形式管片结构的加载，应用范围广。本技术三个方向的加载作动器有效加载量程均较大，能够实现对各种工况下加固补强管片的加载。本技术三个方向的作动器采用伺服控制，具备力控制、位移控制及力、位移控制的平滑转换功能，可实现正弦波、方波、三角波、梯形波等波形加载，并分别对每个方向的加载过程进行控制和负荷保持，保证加载过程的有效性。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术中竖向加载组件的连接立体图；图3是本技术中水平横向加载组件的连接立体图；图4是本技术中水平纵向加载组件的连接立体图；图5是本技术中试验用管片的结构示意图；图6是本技术中试验用管片的加载模式示意图；图7是本技术中试验用管片加载状态下的示意图；图8是本技术中竖向加载分配梁的立体图；图9是本技术中水平纵向加载分配梁的立体图；图10是本技术中水平横向加载分配梁的立体图；其中：1竖向加载次梁2竖向加载主梁3竖向加载立柱4竖向加载作动器5水平横向加载拉杆6防倾斜横撑7水平横向加载立柱8水平横向撑杆9水平横向加载作动器10Ⅰ号水平纵向反力框11Ⅱ号水平纵向反力框12螺纹拉杆13作动器支撑14水平纵向加载作动器15导轨16设备基础17反力孔18试验用管片19管片加固部20竖向加载分配梁21管片连接接头22水平纵向分配梁23垫板24连接角钢25支撑槽钢26水平纵向延长梁27支撑槽28延长横梁29延长支柱30水平横向分配梁。具体实施方式以下，参照附图和实施例对本技术进行详细说明：如图1~10所示，一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，包括设备基础16，所述设备基础16上设置有对试验用管片18进行竖向加载的竖向加载组件和对试验用管片18在水平面内横向加载的水平横向加载组件、纵向加载的水平纵向加载组件，所述水平纵向加载组件与设备基础16滑动配合便于取放试验用管片18。所述竖向加载组件包括设置在设备基础16上的竖向加载立柱3，所述竖向加载立柱3成对设置，竖向加载立柱3之间设置有竖向加载次梁1，所述竖向加载次梁1下端设置有竖向加载主梁2，所述竖向加载主梁2下端设置有竖向加载用的竖向加载作动器4。所述水平横向加载组件包括设置在设备基础16上的水平横向加载立柱7，所述水平横向加载立柱7成对设置，所述水平横向加载立柱7上端设置有水平横向加载拉杆5，一对水平横向加载立柱7的相对侧面分别设置有加载用的水平横向加载作动器9和支撑用的水平横向撑杆8。同侧的水平横向加载立柱7背部设置有防倾斜横撑6，从而使同侧的水平横向加载立柱7连接成为一个整体，而两侧的水平横向加载立柱7通过顶部的水平横向加载拉杆5连接成为一个整体，从而保证在水平横向加载作动器9、水平横向撑杆8加载的过程中一对水平横向加载立柱7不会发生错位，且水平横向加载组件不会发生倾斜。所述设备基础16设置有导轨15，所述水平纵向加载组件包括Ⅰ号水平纵向反力框10、Ⅱ号水平纵向反力框11，所述Ⅰ号水平纵向反力框10、Ⅱ号水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，包括设备基础（16），其特征在于：所述设备基础（16）上设置有对试验用管片（18）进行竖向加载的竖向加载组件和对试验用管片（18）在水平面内横向加载的水平横向加载组件、纵向加载的水平纵向加载组件，所述水平纵向加载组件与设备基础（16）滑动配合便于取放试验用管片（18）。/n

【技术特征摘要】
1.一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，包括设备基础（16），其特征在于：所述设备基础（16）上设置有对试验用管片（18）进行竖向加载的竖向加载组件和对试验用管片（18）在水平面内横向加载的水平横向加载组件、纵向加载的水平纵向加载组件，所述水平纵向加载组件与设备基础（16）滑动配合便于取放试验用管片（18）。


2.根据权利要求1所述的一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，其特征在于：所述竖向加载组件包括设置在设备基础（16）上的竖向加载立柱（3），所述竖向加载立柱（3）成对设置，竖向加载立柱（3）之间设置有竖向加载次梁（1），所述竖向加载次梁（1）下端设置有竖向加载主梁（2），所述竖向加载主梁（2）下端设置有竖向加载用的竖向加载作动器（4）。


3.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，其特征在于：所述水平横向加载组件包括设置在设备基础（16）上的水平横向加载立柱（7），所述水平横向加载立柱（7）成对设置，所述水平横向加载立柱（7）上端设置有水平横向加载拉杆（5），一对水平横向加载立柱（7）的相对侧面分别设置有加载用的水平横向加载作动器（9）和支撑用的水平横向撑杆（8）。


4.根据权利要求3所述的一种地铁盾构隧道管片加固补强效果测定试验设备，其特征在于：所述设备基础（16）设置有导轨（15），所述水平纵向加载组件包括Ⅰ号水平纵向反力框（10）、Ⅱ号水平纵向反力框（11），所述Ⅰ号水平纵向反力框（10）、Ⅱ号水平纵向反力框（11）沿导轨（15）滑动，所述Ⅰ号水平纵向反力框（10）、Ⅱ号水平纵向反力框（11）之间设置有连接且调节间距的螺纹拉杆（12），所述Ⅱ号水平纵向反力框（11）端部设置有作动器支撑（13），所述作动器支撑（13）上设置有水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋冉，张继清，郭剑勇，王秀妍，张桂扬，崔涛，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12