管片加载及侧向切削试验加载设备及其侧向切削方法技术

本发明专利技术提供了一种管片加载及侧向切削试验加载设备及其侧向切削试验方法。其中，管片加载以及侧向切削试验加载设备包括控制器、框架结构、加载油缸、压力传感器、切削设备和应力测试设备；第一管片同轴设置于框架结构内，第二管片并排设置于第一管片的径向一侧并固定于框架结构外，框架结构上设有连通第一管片和第二管片的切削通道，加载油缸联接于控制器，多个加载油缸对准于第一管片的同一径面均布于框架结构上并对第一管片径向施加预定加载力，切削设备包括用于侧向切削第一管片和第二管片的切削部。利用本发明专利技术中的管片加载以及侧向切削试验加载设备可以准确的模拟盾构施工管片所受的土体压力并可测量出加载和侧向切削试验中管片的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
管片加载及侧向切削试验加载设备及其侧向切削方法
本专利技术涉及盾构试验测试领域，尤其涉及一种管片加载及侧向切削试验加载设备及其侧向切削方法。
技术介绍
管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力及一些特殊荷载的作用。管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能，而等比例的整环管片试验是有效检验管片结构受力性能与变形特性的方法之一。为了检验管片的质量，通常采用管片试验设备来对管片的性能进行测试。目前，管片试验加载设备多为水平加载设备，也有适用于竖向管片试验的竖向加载设备，但是这些加载设备都是针对测量管片性能特定设计的单一设备，并且现有管片试验加载设备无法进行管片侧向切削试验，因此需要设计一种管片加载试验和管片切削试验一体的综合性加载设备。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术提供了一种管片加载及侧向切削试验加载设备及其侧向切削方法。其中，管片加载及侧向切削试验加载设备不仅可以进行管片的加载试验，而且还可以进行管片侧向切削试验。为实现上述目的，本专利技术公开了一种管片加载及侧向切削试验加载设备，包括：控制器，所述控制器中设有加载模块，所述加载模块中预设有加载油缸的预定加载力；用于安装第一管片和第二管片的框架结构，所述第一管片同轴设置于框架结构的内部，所述第二管片并排设置于所述第一管片的径向一侧并固定于所述框架结构的外侧，所述框架结构上设置有连通所述第一管片和所述第二管片的切削通道；多个加载油缸，联接于所述控制器，多个所述加载油缸对准于所述第一管片的同一径面均布于所述框架结构上并对所述第一管片径向施加所述预定加载力；多个压力传感器，联接于所述控制器，多个所述压力传感器一一对应地安装于多个所述加载油缸上；切削设备，包括安装于所述第一管片内的固定部和连接于所述固定部且可沿所述切削通道伸缩、用于侧向切削所述第一管片和所述第二管片的切削部；用于检测所述第一管片的应力的第一应力测试设备，所述第一应力测试设备安装于所述第一管片和所述框架结构之间；以及用于检测所述第二管片的应力的第二应力测试设备，所述第二应力测试设备安装于所述第二管片和所述框架结构之间。本专利技术的有益效果在于：1.通过将多个加载油缸对准于第一管片的同一径面均布于框架结构上并对第一管片径向施加预定加载力，用以模拟实际施工中管片不同深度所承受土体的压力。2.通过将切削设备安装于管片内部的并利用切削设备的切削部沿切削通道伸缩进而依次对第一管片和第二管片进行侧向切削试验，用以分别模拟从管片内侧向外侧的切削试验和从管片的外侧向内侧的切削试验，避免了利用同一管片进行管片侧向切削试验时需要将切削设备移出至管片的外侧，再进行从管片外侧向内侧的切削试验，简化了管片侧向切削试验的切削工艺，降低了管片侧向切削试验的成本。3.通过第一应力测试设备可以测量和显示加载试验和侧向切削试验中的第一管片应力分布情况，通过第二应力测试设备可以测量和显示侧向切削过程中第二管片的应力分布情况。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的进一步改进在于还包括安装于所述加载油缸和所述第一管片之间的位移传感器，所述位移传感器联接于所述控制器，所述控制器包括：获取模块，用于获取所述位移传感器测量的所述加载油缸和所述第一管片之间的距离值；计算模块，用于计算某一时间间隔内所述距离值的变化值，并根据计算公式△P＝△L*K计算出所述第一管片在设定施工深度处的土压的变化值；并且，所述加载模块根据所述土压的变化值调节所述预设加载力；其中，△L为某一时间间隔内所述加载油缸和所述第一管片之间的距离的变化值，K为设定施工深度处的土压力系数，△P为第一管片在设定施工深度处的土压的变化值。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的进一步改进在于，所述第一管片的数量为多环，且多环所述第一管片沿同一轴向依次布设，多环所述第一管片通过锚杆连接，所述第一管片上开设有相对齐的轴向贯孔，所述锚杆插设并固定连接多环所述第一管片的所述轴向贯孔。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的进一步改进在于，所述框架结构的底部设有底座，所述底座上设有用于安装所述第二管片的固定架，所述固定架固接于所述框架结构。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的更进一步改进在于，还包括连接于所述框架结构两端的所述底座上的轨道平台，所述轨道平台上滑设有位于所述框架结构和所述第一管片之间的轨道梁。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的更进一步改进在于，所述框架结构的内侧设有延伸出所述框架结构的轨道，所述轨道设有第一滚轮组，所述轨道平台上设有第二滚轮组；轨道梁滑设于第一滚轮组和第二滚轮组之间，所述轨道梁的第一侧面滑设于所述第一滚轮组上，所述轨道梁的与所述第一侧面相邻的第二侧面滑设于所述第二滚轮组上。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的进一步改进在于，所述轨道平台上连接有用于支撑所述第一管片的支撑梁，所述支撑梁的底部设有支撑油缸，所述支撑油缸固接于所述轨道平台。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的进一步改进在于，还包括用于连接所述第一管片和所述第二管片的导向套。本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的更进一步改进在于，所述第一管片包括待切削的第一砼结构和固接于所述第一砼结构的第一钢结构，所述第二管片包括待切削的第二砼结构和固接于所述第二砼结构的第二钢结构，所述导向套的第一端固接于所述第一钢结构，所述导向套的第二端固接于所述第二钢结构。本专利技术还公开了一种利用管片加载及侧向切削试验加载设备进行管片侧向切削试验的方法，包括以下步骤：提供第一管片，将所述第一管片同轴设置于框架结构的内部；提供第一应力测试设备，将所述第一应力测试设备安装于所述框架结构和所述第一管片之间；提供第二管片，将所述第二管片并排设置于所述第一管片的径向一侧并固定于所述框架结构的外侧；提供第二应力测试设备，将所述第二应力测试设备安装于所述框架结构和所述第二管片之间；提供切削设备，将所述切削设备安装于所述第一管片的内部，利用所述切削设备的切削部沿所述框架结构上的切削通道依次对所述第一管片和所述第二管片进行侧向切削试验；并且，在管片侧向切削试验中，利用所述第一应力测试设备检测所述第一管片的应力，利用所述第二应力测试设备检测所述第二管片的应力。附图说明图1是本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的结构示意图。图2是本专利技术一种管片加载及侧向切削试验加载设备的正面示意图。图3是本专利技术中轨道平台的结构示意图。图4是本专利技术中利用管片加载及侧向切削试验加载设备进行管片侧向切削试验方法的流程图。具体实施方式为利于对本专利技术的了解，以下结合附图及实施例进行说明。参阅图1和图2可知，本专利技术公开了一种管片加载及侧向切削试验加载设备，包括控制器、用于安装第一管片2和第二管片51的框架结构1、多个加载油缸3、压力传感器、切削设备4、第一应力测试设备和第二应力测试设备。其中，控制器中设有加载模块，加载模块中预设有加载油缸3的预定加载力，第一管片2同轴设置于框架结构1的内部，第二管片51并排设置于第一管片2的径向一侧并固定于框架结构1的外侧，框架结构1上设置有连通第一管片2和第二管片51的切削通道；加载油缸3联接于控制器，多个加载油缸3对准于第一管片2的同一径面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管片加载及侧向切削试验加载设备，其特征在于，包括：控制器，所述控制器中设有加载模块，所述加载模块中预设有加载油缸的预定加载力；用于安装第一管片和第二管片的框架结构，所述第一管片同轴设置于框架结构的内部，所述第二管片并排设置于所述第一管片的径向一侧并固定于所述框架结构的外侧，所述框架结构上设置有连通所述第一管片和所述第二管片的切削通道；多个加载油缸，联接于所述控制器，多个所述加载油缸对准于所述第一管片的同一径面均布于所述框架结构上并对所述第一管片径向施加所述预定加载力；多个压力传感器，联接于所述控制器，多个所述压力传感器一一对应地安装于多个所述加载油缸上；切削设备，包括安装于所述第一管片内的固定部和连接于所述固定部且可沿所述切削通道伸缩、用于侧向切削所述第一管片和所述第二管片的切削部；用于检测所述第一管片的应力的第一应力测试设备，所述第一应力测试设备安装于所述第一管片和所述框架结构之间；以及用于检测所述第二管片的应力的第二应力测试设备，所述第二应力测试设备安装于所述第二管片和所述框架结构之间。

【技术特征摘要】
1.一种管片加载及侧向切削试验加载设备，其特征在于，包括：控制器，所述控制器中设有加载模块，所述加载模块中预设有加载油缸的预定加载力；用于安装第一管片和第二管片的框架结构，所述第一管片同轴设置于框架结构的内部，所述第二管片并排设置于所述第一管片的径向一侧并固定于所述框架结构的外侧，所述框架结构上设置有连通所述第一管片和所述第二管片的切削通道；多个加载油缸，联接于所述控制器，多个所述加载油缸对准于所述第一管片的同一径面均布于所述框架结构上并对所述第一管片径向施加所述预定加载力；多个压力传感器，联接于所述控制器，多个所述压力传感器一一对应地安装于多个所述加载油缸上；切削设备，包括安装于所述第一管片内的固定部和连接于所述固定部且可沿所述切削通道伸缩、用于侧向切削所述第一管片和所述第二管片的切削部；用于检测所述第一管片的应力的第一应力测试设备，所述第一应力测试设备安装于所述第一管片和所述框架结构之间；以及用于检测所述第二管片的应力的第二应力测试设备，所述第二应力测试设备安装于所述第二管片和所述框架结构之间。2.根据权利要求1所述的管片加载及侧向切削试验加载设备，其特征在于：还包括安装于所述加载油缸和所述第一管片之间的位移传感器，所述位移传感器联接于所述控制器，所述控制器包括：获取模块，用于获取所述位移传感器测量的所述加载油缸和所述第一管片之间的距离值；计算模块，用于计算某一时间间隔内所述距离值的变化值，并根据计算公式△P＝△L*K计算出所述第一管片在设定施工深度处的土压的变化值；并且，所述加载模块根据所述土压的变化值调节所述预设加载力；其中，△L为某一时间间隔内所述加载油缸和所述第一管片之间的距离的变化值，K为设定施工深度处的土压力系数，△P为第一管片在设定施工深度处的土压的变化值。3.根据权利要求1所述的管片加载及侧向切削试验加载设备，其特征在于：所述第一管片的数量为多环，且多环所述第一管片沿同一轴向依次布设，多环所述第一管片通过锚杆连接，所述第一管片上开设有相对齐的轴向贯孔，所述锚杆插设并固定连接多环所述第一管片的所述轴向贯孔。4.根据权利要求1所述的管片加载及侧向切削试验加载设备，其特征在于：所述框架结构的底部设有底座，所述底...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄欠伟，彭世宝，杨正，张成杰，陈琦，张弛，吕建中，李钦，徐天明，袁玮皓，孙骏，陆杰，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，上海盾构设计试验研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31