针对单舱管廊接缝抗剪性能的自平衡测试装置和测试方法

1.本发明涉及一种针对单舱管廊接缝抗剪性能的自平衡式现场测试方法


背景技术：

2.综合管廊工程是指在城市道路下面建造一个市政共用隧道将电力、通信、供排水、燃气等多种市政管线集中在一体，实行“统一规划、统一建设、统一管理”，以做到地下空间的综合利用和资源的共享。
3.胶结预应力拼装式管廊的主要特点是横截面方向整体预制，纵向则根据需要划分为一定长度的模型(一般为2m左右)。胶结预应力拼装式管廊具有施工效率高、质量易于控制、可有效缩短模型施工周期、降低综合建造成本等优点。胶结预应力拼装式管廊一般适用于单舱或双舱且横截面尺寸不大的综合管廊。
4.胶结预应力拼装式管廊各管段间接头是综合管廊的薄弱环节，其力学性能显著影响着衬砌结构整体的力学行为。为了使管廊衬砌结构的设计安全、合理，需弄清变形缝接头的受剪状况、变形特征及破坏模式。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的主要技术问题是提供一种针对单舱管廊接缝抗剪性能的自平衡测试装置和测试方法，对胶结预应力拼装式管廊的接缝进行现场剪切试验。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.针对单舱管廊接缝抗剪性能的自平衡测试装置，其适用于胶结预应力拼装式管廊现场试验，包括：自平衡式加载系统、传力系统、量测系统；
8.所述自平衡式加载系统一方面为传力系统提供推力，进而使管廊两端节段与中间节段发生竖直方向上的相对剪切位移，另一方面所述自平衡式加载系统同步作用在管廊两端节段的底板，以使得底板不受剪力作用；
9.所述传力系统用来将液压千斤顶产生的作用力均匀传递到各个管廊节段上；
10.所述量测系统是用于量测剪切推力、剪切位移和管廊局部应变。
11.在一较佳实施例中：所述的传力系统包括矩形传力框架、h型伸缩起落框架和反力板；
12.矩形传力框架、h型伸缩起落框架通过改变螺栓插入的位置调整框架的高度和宽度；所述的矩形传力框架布置在管廊两端节段靠近接缝的一侧；所述的反力板厚度和矩形传力框架相同，反力板放置于管廊两端节段远离拼接缝一侧的底板上，用于将液压千斤顶的反作用力均匀地分散至管廊底板上。
13.在一较佳实施例中：所述的自平衡式加载系统包括双撑起落架、液压千斤顶、支撑梁和柱子；
14.所述的液压千斤顶均匀布置在反力板和矩形传力框架的底部框架上；所述的双撑起落架通过液压千斤顶与管廊两端节段相连，通过支撑梁与h型伸缩起落框架连接；所述双
撑起落架在液压千斤顶向下的推力作用下，带动h型起落框架连同管廊中间节段产生相对管廊两端节段竖直向上的剪切移动，使得管廊中间节段的两条接缝均产生竖直方向上的剪切变形。
15.在一较佳实施例中：所述检测系统由应变传感器、位移测量装置与剪切推力感应器组成；
16.所述应变传感器黏贴于管廊接缝处的边上，所述的剪切推力感应器安装在液压千斤顶的一端，所述的位移测量装置通过水平延伸杆，布置在管廊接缝旁的管廊内壁上。
17.本发明还提供了上述针对单舱管廊接缝抗剪性能的自平衡测试装置的测试方法，包括如下步骤：
18.1)三节管廊通过拼装并施加预应力后，水平放置于施工现场；
19.2)通过改变螺栓插入位置来调节矩形传力框架和h型伸缩起落框架的尺寸，使之紧贴管廊内壁；
20.3)安装反力板，确认反力板表面和矩形传力框架下表面在同一水平面上；
21.4)将多个液压千斤顶放置在反力板和矩形框架底部框架上，并核验他们是否处于同一水平面内；
22.5)安装双撑起落架和支撑梁；
23.6)将应变传感器黏贴于管廊接缝附近管廊结构上，剪切推力感应器安装在液压千斤顶的一端，位移测量装置通过水平延伸杆，布置在管廊接缝旁的管廊内壁上；
24.7)所有液压千斤顶逐级且同步施加相等的推力，使接缝发生竖直方向上的剪切变形，直至管廊接缝被破坏；
25.8)通过位移测量装置与剪切推力传感器的结果绘制剪切位移与剪切推力的关系曲线图，结合应变传感器的数据，得到单舱胶结预应力拼装式管廊接缝的受剪情况、抗剪性能、变形特征及破坏模式。
26.相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
27.1.该测试装置可以实现现场测试单舱胶结预应力拼装式管廊接缝的抗剪性能。现场试验相比于模型试验，得出的结果更具有说服力和参考性。进行现场试验能提高整个工程的效率，具有直观性、开放性。
28.2.该测试装置原理明确、结构简单，操作易于实现。试验结束后可通过该装置上的位移测量装置与剪切推力感应器的结果绘制位移与剪力的关系曲线图，结合应变传感器的数据后便可弄清单舱胶结预应力拼装式管廊拼接缝的受剪情况、抗剪性能、变形特征及破坏模式。
29.3.由于该装置是放置在胶结预应力拼装式管廊内部进行操作，所以该装置对试验环境的要求很小，所以适用于不同地区的地下综合管廊，应用范围广。
30.4.可通过现场的单舱胶结预应力拼装式管廊截面的大小调整h型起落框架、双撑起落架的大小以及液压千斤顶的数量，使得其可适配不同尺寸的现场地下综合管廊。
附图说明
31.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
32.图1绘示了一较佳实施例的单舱胶结预应力拼装式管廊接缝的抗剪性能现场测试
装置的二维整体剖面图；
33.图2绘示了一较佳实施例1
‑
1剖面示意图；
34.图3绘示了一较佳实施例2
‑
2剖面示意图；
35.图4绘示了一较佳实施例的拼接缝截面的结构示意图；
36.图中：单舱胶结预应力拼装式管廊—1；剪切管廊—11；固定管廊—12；拼接缝—13；传力系统—2；矩形传力框架—21；h型伸缩起落框架—22；反力板—23；自平衡式加载系统—3；双撑起落架—31：液压千斤顶—32；支撑梁—33；量测系统—4；剪切推力感应器—41；位移测量装置—42；应变传感器—43。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.本实施例提供了针对单舱管廊接缝抗剪性能的自平衡测试装置，其适用于胶结预应力拼装式管廊1现场试验，包括：自平衡式加载系统3、传力系统2、量测系统4；
41.所述自平衡式加载系统3一方面为传力系统2提供推力，进而使管廊两端节段与中间节段发生竖直方向上的相对剪切位移，另一方面所述自平衡式加载系统3同步作用在管廊两端节段的底板，以使得底板不受剪力作用；
42.所述传力系统2用来将液压千斤顶产生的作用力均匀传递到各个管廊节段上；
43.所述量测系统4是用于量测剪切推力、剪切位移和管廊局部应变。
44.具体来说，所述的传力系统2包括矩形传力框架21、h型伸缩起落框架22和反力板23；
45.矩形传力框架21、h型伸缩起落框架22通过改变螺栓插入的位置调整框架的高度和宽度；所述的矩形传力框架21布置在管廊两端节段靠近接缝的一侧；所述的反力板23厚度和矩形传力框架21相同，反力板23放置于管廊两端节段远离拼接缝一侧的底板上，用于将液压千斤顶的反作用力均匀地分散至管廊底板上。
46.所述的自平衡式加载系统3包括双撑起落架31、液压千斤顶32、支撑梁33和柱子；
47.所述的液压千斤顶32均匀布置在反力板23和矩形传力框架21的底部框架上；所述
的双撑起落架31通过液压千斤顶32与管廊两端节段相连，通过支撑梁33与h型伸缩起落框架22连接；所述双撑起落架31在液压千斤顶32向下的推力作用下，带动h型起落框架连同管廊中间节段产生相对管廊两端节段竖直向上的剪切移动，使得管廊中间节段的两条接缝均产生竖直方向上的剪切变形。
48.所述检测系统由应变传感器43、位移测量装置42与剪切推力感应器41组成；
49.所述应变传感器43黏贴于管廊接缝处的边上，所述的剪切推力感应器41安装在液压千斤顶32的一端，所述的位移测量装置42通过水平延伸杆，布置在管廊接缝旁的管廊内壁上。
50.使用时，请查阅图1至图4，请查阅图1至图4，三节管廊通过拼装并施加预应力后，水平放置于施工现场。通过改变螺栓插入位置来调节矩形传力框架21和h型伸缩起落框架22的尺寸，使之能紧贴管廊内壁，并保证在加载过程中矩形传力框架21和固定管廊12节段之间、h型伸缩起落框架22和剪切管廊节段11之间不产生相对位移。安装反力板23，确认反力板23表面和矩形传力框架21下表面在同一水平面上。多个液压千斤顶32放置在反力板23和矩形框架21底部框架上，并核验他们是否处于同一水平面内。安装双撑起落架31和支撑梁33并核验整个装置的稳定性。将应变传感器43黏贴于管廊接缝附近管廊结构上，剪切推力感应器41安装在液压千斤顶的一端，位移测量装置42通过水平延伸杆，布置在管廊接缝13旁的管廊内壁上。所有液压千斤顶32逐级且同步施加相等的推力，使接缝13发生竖直方向上的剪切变形，直至管廊接缝破坏。
51.可通过位移测量装置42与剪切推力感应器41的结果绘制位移与剪力的关系曲线图，结合应变传感器43的数据后便可弄清单舱胶结预应力拼装式管廊拼接缝的受剪情况、抗剪性能、变形特征及破坏模式。
52.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。