一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，包括控制室、油泵室、第一预埋矩形管、第二预埋矩形管和下沉井系统；控制室和油泵室间隔着第一宽沟槽，控制室内设有第一电控柜和控制台，油泵室内设有伺服油泵和第二电控柜，电控柜与伺服油泵相连，油泵室下边连接管沟和第二宽沟槽，控制室和油泵室与下沉井系统之间分别设有第一预埋矩形管和第二预埋矩形管；伺服油泵包括油箱，油箱包括油泵和滤芯，且油箱布置有油箱盖板支架网。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术反力井整体系统属于大型足尺试验，对研究盾构隧道管片在不同工况下的抗压、防渗能力具有十分重要的意义。且该试验方法将管片放置在井内，大大提高了试验的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置及方法
本专利技术涉及一种盾构隧道管片结构试验加载装置，适用于管片模型试验的加载，尤其是对大型足尺试验管片结构试验加载特别适用。
技术介绍
随着我国经济建设的快速发展和城市化水平的不断提高，城市地铁隧道项目得到大规模的开发和利用。在既有地铁盾构隧道附近不可避免地要进行各种工程建设，引发了新的工程问题，严重时将导致既有盾构隧道结构纵向出现大范围不均匀变形，横向产生收敛变形，隧道接缝张开、螺栓断裂、接缝渗漏水、接头部位损坏、管片开裂等现象，甚至造成隧道结构发生破坏。原型整环管片结构试验成为检验隧道结构稳定性和优化结构设计必不可少的研究手段。由于其克服室内模型试验的缩尺效应，实现单块管片和接头力学加载试验无法达到的结构整体性，可多工况模拟管片结构在不同拼装方式、不同水文地质条件、不同受力模式下的受力状态，相比于现场测试更具多面性、可重复操作性和灵活性。然而现有研究大多局限于理论计算、数值分析和缩尺寸模型试验，缺乏足尺寸试验验证，并且在运营地铁隧道内也无法进行承载力方面的现场试验。在以往研究中，许多学者也做出相应的研究，目前主要为单环和多环足尺试验加载。单环加载的优点是试件变形大，效果明显且有24个千斤顶加载点。但整个试验过程繁琐，所需时间较长；试验过程控制难度大，无法单独控制每个千斤顶的力，仅三组荷载。多环采用对拉梁提供径向对拉力，以对结构导入弯矩内力；每根对拉梁上设4孔，钢绞线从孔内穿越，一端锚固于对拉梁，另一端锚固于另一对拉梁上的千斤顶以实现张拉。环箍梁提供环向环箍力以导入轴力模拟水压；环箍梁也同样设有孔位，钢绞线绕管片环一圈后张拉端与固定端设在同一根环箍梁上。该方法可以研究错缝拼装下管片的力学性能。但其操作较复杂，两边对称力大小一样导致不能单独控制每一点千斤顶的加载力。且两种类型的试验均把管片放在地面上，试验安全性具有挑战性。综上所述，目前对管片进行受力分析的大型足尺试验存在着或多或少的问题，无法精确地真实地再现盾构衬砌结构实际受力状态下的力学行为特征，亟需通过改进技术来进行解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置及方法。这种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，包括控制室、油泵室、第一预埋矩形管、第二预埋矩形管和下沉井系统；控制室和油泵室间隔着第一宽沟槽，控制室内设有第一电控柜和控制台，油泵室内设有伺服油泵和第二电控柜，电控柜与伺服油泵相连，油泵室下边连接管沟和第二宽沟槽，控制室和油泵室与下沉井系统之间分别设有第一预埋矩形管和第二预埋矩形管；伺服油泵包括油箱，油箱包括油泵和滤芯，且油箱布置有油箱盖板支架网，油泵和滤芯通过管道相通；下沉井系统包括反力井、管片、水平加载装置、竖向加载装置和辅助安装支架；水平加载装置设于反力井与管片之间，水平加载装置包括反力井连接板、T型槽、水平加载油缸、分配梁和加载滚子；反力井内壁安装有辅助安装支架，辅助安装支架包括爬梯、爬梯活板和撑杆；反力井上设有吊拉装置，吊拉装置连接水平加载油缸，吊拉装置包括油缸吊梁、导轨、吊梁滑车和手拉葫芦；竖向加载装置设于管片的上方，竖向加载装置包括竖向加载立柱、竖向加载横梁、油缸吊挂板、竖向加载油缸和地槽。作为优选：第一宽沟槽的宽度为第二宽沟槽的一半。作为优选：第一预埋矩形管的数量较第二预埋矩形管多，第二预埋矩形管和第一预埋矩形管的顶面与地面平齐，第一预埋矩形管和第二预埋矩形管的顶边分别伸进第一宽沟槽和第二宽沟槽进行切槽。作为优选：控制室和油泵室分别通过第一预埋矩形管和第二预埋矩形管连接下沉井系统，其中油泵室与第二预埋矩形管之间设置第二宽沟槽。作为优选：伺服油泵包括回油过滤器、循环过滤泵组、伺服泵组、控制输出阀组和油箱。作为优选：反力井连接板连接在反力井壁上，反力井连接板通过T型槽连接水平加载油缸；水平加载油缸前端设置分配梁；加载滚子通过槽孔与分配梁相连，加载滚子贴合管片。作为优选：爬梯与爬梯活板之间活动连接，撑杆两端分别连接爬梯和爬梯活板，爬梯活板、撑杆与爬梯形成三角结构。作为优选：反力井顶部固定有油缸吊梁，油缸吊梁下部设有导轨，导轨下部的吊梁滑车通过手拉葫芦连接水平加载油缸。作为优选：竖向加载横梁连接在竖向加载立柱顶部，油缸吊挂板设在竖向加载横梁上，油缸吊挂板下部连接竖向加载油缸，竖向加载立柱底部固定在地槽内。这种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置的试验方法，包括以下步骤：1)预埋仪器：管片拼装前先预埋测试仪器，测试仪器包括钢筋应变计、高精度箔式应变片、混凝土内埋式应变传感器和表面应变传感器，之后将管片在反力井中进行拼装，拼装后在管片环内外贴上应变片以及相应测试仪器；钢筋应变计及高精度箔式应变片呈均均匀分布，其中钢筋应变计安装在内外主筋上，高精度箔式应变片分别分布在钢筋应变计所在高度的管片的内外弧面，两者沿着管片高度分三次布设，其中第一排和第三排布设在距管片外边缘处；混凝土内埋式应变传感器和表面应变传感器布设在钢筋应变计及高精度箔式应变片旁侧，混凝土内埋式应变传感器沿管片高度分两次布设，与钢筋应变计位于同一高度处，表面应变传感器分布在管片中线处，内外弧面均需要布设；2)试验场地和管片拼装：将水平加载装置放置在反力井中，反力井周边布置锚板，水平加载装置主要由若干台水平加载油缸组成，分上、中、下三层呈360度分布，每层各均匀布设若干台水平加载油缸；管片可以在反力井中进行通缝或错缝拼装，利用对应数量的千斤顶对地铁隧道结构施加外围压力，来模拟隧道结构承受的真实水土压力，研究其受力变形性能；试验过程可任意单独控制每个千斤顶的力；3)加载装置：根据试验室现场条件采用伺服油泵分别带动水平加载油缸，每个伺服油泵分别带动一个水平加载油缸；油泵可进行本地和远程控制，操作方便；根据所用作动器的数量不同，电液伺服加载系统可作单通道、多通道伺服同步协调加载系统；4)算出隧道的初始围压，在研究周围基坑开挖卸载工况下对盾构隧道的影响；5)加载方案：首先将荷载分成对应若干组，从0KN开始加载，加到每一点所对应的初始围压；加载至初始围压后，每组千斤顶开始进行卸载，卸载理论计算目标值的1/6；需要注意的是每组荷载进行加载时，每次停留5-20min(等到数值稳定再进行下一级加载)；6)数据采集：根据高精度箔式应变片、混凝土内埋式应变传感器、表面应变传感器和钢筋应变计等仪器测出钢筋应力和混凝土应力；螺栓经过加工，在接缝面所对应位置开凹槽，槽内贴应变片测出螺栓应力；裂缝综合测试仪和无线远距离结构裂缝检测系统测出纵缝张角并根据千斤顶移动的距离测出管片环位移；7)预期结果：分析基坑侧壁应力释放系数β、基坑开挖对不同埋深的隧道以及基坑开挖对不同距离的旁侧隧道的影响；通过与理论分析和室内模型试验结果相对比，研究实际工程中基坑开挖对隧道造成的影响。本专利技术的有益效果是：1.试验方式的优化现有研究大多局限于理论计算、数值模拟和缩尺寸模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：包括控制室(1)、油泵室(7)、第一预埋矩形管(9)、第二预埋矩形管(11)和下沉井系统(12)；控制室(1)和油泵室(7)间隔着第一宽沟槽(3)，控制室(1)内设有第一电控柜(2)和控制台(4)，油泵室(7)内设有伺服油泵(5)和第二电控柜(6)，电控柜与伺服油泵(5)相连，油泵室(7)下边连接管沟(8)和第二宽沟槽(10)，控制室(1)和油泵室(7)与下沉井系统(12)之间分别设有第一预埋矩形管(9)和第二预埋矩形管(11)；伺服油泵(5)包括油箱(31)，油箱(31)包括油泵(32)和滤芯(33)，且油箱(31)布置有油箱盖板支架网(30)，油泵(32)和滤芯(33)通过管道相通；下沉井系统(12)包括反力井、管片、水平加载装置(13)、竖向加载装置和辅助安装支架；水平加载装置(13)设于反力井内壁与管片之间，水平加载装置(13)包括反力井连接板(14)、T型槽(15)、水平加载油缸(16)、分配梁(21)和加载滚子(22)；反力井内壁安装有辅助安装支架，辅助安装支架包括爬梯(34)、爬梯活板和撑杆(37)；反力井上设有吊拉装置，吊拉装置连接水平加载油缸(16)，吊拉装置包括油缸吊梁(39)、导轨(40)、吊梁滑车(41)和手拉葫芦(42)；竖向加载装置设于管片的上方，竖向加载装置包括竖向加载立柱(43)、竖向加载横梁(45)、油缸吊挂板(46)、竖向加载油缸(48)和地槽(50)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：包括控制室(1)、油泵室(7)、第一预埋矩形管(9)、第二预埋矩形管(11)和下沉井系统(12)；控制室(1)和油泵室(7)间隔着第一宽沟槽(3)，控制室(1)内设有第一电控柜(2)和控制台(4)，油泵室(7)内设有伺服油泵(5)和第二电控柜(6)，电控柜与伺服油泵(5)相连，油泵室(7)下边连接管沟(8)和第二宽沟槽(10)，控制室(1)和油泵室(7)与下沉井系统(12)之间分别设有第一预埋矩形管(9)和第二预埋矩形管(11)；伺服油泵(5)包括油箱(31)，油箱(31)包括油泵(32)和滤芯(33)，且油箱(31)布置有油箱盖板支架网(30)，油泵(32)和滤芯(33)通过管道相通；下沉井系统(12)包括反力井、管片、水平加载装置(13)、竖向加载装置和辅助安装支架；水平加载装置(13)设于反力井内壁与管片之间，水平加载装置(13)包括反力井连接板(14)、T型槽(15)、水平加载油缸(16)、分配梁(21)和加载滚子(22)；反力井内壁安装有辅助安装支架，辅助安装支架包括爬梯(34)、爬梯活板和撑杆(37)；反力井上设有吊拉装置，吊拉装置连接水平加载油缸(16)，吊拉装置包括油缸吊梁(39)、导轨(40)、吊梁滑车(41)和手拉葫芦(42)；竖向加载装置设于管片的上方，竖向加载装置包括竖向加载立柱(43)、竖向加载横梁(45)、油缸吊挂板(46)、竖向加载油缸(48)和地槽(50)。


2.根据权利要求1所述的可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：第一宽沟槽(3)的宽度为第二宽沟槽(10)的一半。


3.根据权利要求1所述的可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：第一预埋矩形管(9)的数量较第二预埋矩形管(11)多，第二预埋矩形管(11)和第一预埋矩形管(9)的顶面与地面平齐，第一预埋矩形管(9)和第二预埋矩形管(11)的顶边分别伸进第一宽沟槽(3)和第二宽沟槽(10)进行切槽。


4.根据权利要求1所述的可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：控制室(1)和油泵室(7)分别通过第一预埋矩形管(9)和第二预埋矩形管(11)连接下沉井系统(12)，其中油泵室(7)与第二预埋矩形管(11)之间设置第二宽沟槽(10)。


5.根据权利要求1所述的可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：伺服油泵(5)包括回油过滤器(26)、循环过滤泵组(27)、伺服泵组(28)、控制输出阀组(29)和油箱(31)。


6.根据权利要求1所述的可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置，其特征在于：反力井连接板(14)连接在反力井内壁上，反力井连接板(14)通过T型槽(15)连接水平加载油缸(16)；水平加载油缸(16)前端设置分配梁(21)；加载滚子(22)通过槽孔(23)与分配梁(21)相连，加载滚子(22)贴合管片。


7.根据权利要求1所述的可对管片进行大型足尺试验的反力井加...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏纲，刘亚宇，吴江龙，黄时雨，周鑫鑫，张鑫海，邵威，陈增光，陈永清，刘代春，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，烟台大学，烟台新天地试验技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33