一种盾构隧道管片接头试验装置及方法

本发明涉及试验设备，特别是指一种盾构隧道管片接头试验装置及方法。

背景技术：

1、随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的加速推进，交通基础设施持续发展。预制式结构具有施工速度快的极大优势，在隧道领域也得到了广泛应用。包括盾构隧道和tbm（隧道掘进机）隧道在内的隧道形式，都采用了具有接头的衬砌管片作为基本拼装单元。对此类隧道，接头强度和性能几乎决定了结构的施工和运行稳定性和安全性，因此，研究接头性能具有重大意义。

2、与tbm隧道相比，盾构法更适用于土体隧道，因而在城市隧道建设，尤其是土体浅埋隧道建设中得到了广泛应用。浅埋隧道在地震、爆破等动力作用下，在盾构隧道施工和运营过程中，管片接头不仅要承受施工阶段的轴向力，还要在运营阶段承受车辆荷载、地下水压力、土压力等多种复杂荷载的作用。特别是在地震等动力荷载作用下，管片接头的性能表现尤为关键。一旦接头出现损伤或破坏，将可能导致整个隧道结构的失效，对人民生命财产安全构成严重威胁。因此，开展盾构隧道管片接头力学性能及抗震性能研究，对于确保隧道工程的安全性和稳定性具有重要意义。

3、然而，目前常用的用于盾构隧道管片接头抗震性能的研究的装置，在模拟管片接头实际受力情况时存在较大偏差，无法真实反映其力学性能，无法确保试验结果的准确性和可靠性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的无法真实反映其力学性能，无法确保试验结果的准确性和可靠性的技术问题，本发明实施例提供了一种盾构隧道管片接头试验装置及方法。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种盾构隧道管片接头试验装置，所述装置包括：

3、反力架；

4、第一施力组件，所述第一施力组件设置于所述反力架的第一内壁；

5、加载篮，所述加载篮可拆卸的连接在所述第一施力组件的端部，且所述加载篮夹持管片；

6、一对杆筒浆组件，一对所述杆筒浆组件夹持所述管片的两端，且第一杆筒浆组件可转动的连接所述反力架的内壁；

7、第二施力组件，所述第二施力组件的第一端连接于第二内壁，所述第二施力组件的第二端与第二杆筒浆组件可转动的连接，其中，所述第二内壁与所述第一内壁垂直。

8、可选地，所述杆筒浆组件包括：

9、卡钳夹具，卡钳夹具夹持在所述管片的端部，且所述卡钳夹具上设有与所述管片的端部的锚孔相对应的固定孔；

10、锚杆，所述锚杆穿入在所述锚孔和所述固定孔中；

11、注浆体，所述注浆体成型于所述卡钳夹具、所述管片和所述锚杆三者之间。

12、可选地，所述杆筒浆组件还包括：

13、套筒，所述套筒设置在所述锚孔中，且所述锚杆穿入所述套筒中。

14、可选地，所述第一施力组件包括：第一千斤顶和作动器；

15、所述反力架的第一内壁、所述第一千斤顶、所述作动器和所述加载篮依次连接。

16、可选地，所述加载篮包括：

17、平行设置的一对框体，一对所述框体相对设置，所述框体上设置有连接孔；

18、垂直连接件，所述垂直连接件基于所述连接孔连接一对所述框体，以使所述框体的内侧通过滚动件与所述管片相抵。

19、可选地，所述装置还包括：

20、第一支座，所述杆筒浆组件通过所述第一支座连接所述反力架的内壁。

21、可选地，所述装置还包括：第二支座，所述第二支座可移动的设置于第三内壁，所述第三内壁与所述第一内壁平行；

22、所述第二杆筒浆组件通过所述第二支座连接所述第二施力组件的第二端。

23、可选地，所述第二施力组件包括：

24、导向件，所述导向件连接于所述第三内壁；

25、第二千斤顶，所述第二千斤顶的第一端连接于所述第二内壁，且所述第二千斤顶的第二端穿过所述导向件中并连接所述第二支座。

26、可选地，所述导向件包括：

27、一对侧板，所述侧板连接于所述第三内壁；

28、顶板，所述顶板连接在一对所述侧板的端部；

29、滚轴，所述滚轴设置在所述顶板和所述第二千斤顶之间，以及所述第二千斤顶和所述第三内壁之间。

30、另一方面，提供了一种盾构隧道管片接头试验方法，所述方法包括：

31、将管片安装在加载篮中；

32、通过杆筒浆组件，固定所述管片的两端；

33、启动第二施力组件，向所述管片施加第二方向的推力；

34、启动第一施力组件，向所述管片交替加载第一方向的正弯矩和负弯矩。

35、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

36、本发明实施例提供的盾构隧道管片接头试验装置，通过设置反力架，提供了稳定且坚固的支撑结构；通过设置加载篮，可以根据管片接头的实际受力情况灵活调整受力位置，并用于安装和更换不同规格的管片。通过设置第一施力组件和第二施力组件，向管片施加沿两个互相垂直的载荷。通过设置杆筒浆组件，保证了管片的非接头侧与反力架的内壁之间的无缝固定，使得管片的非接头侧与杆筒浆组件之间完全粘结。这不仅有效减少了两个互相垂直的载荷在传递过程中的能量损耗，而且在加载过程中极大减少了管片的非接头侧与杆筒浆组件之间的虚位移耗能，从而确保了试验结果的准确性和可靠性。

技术特征：

1.一种盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述杆筒浆组件包括：

3.根据权利要求2所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述杆筒浆组件还包括：

4.根据权利要求1所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述第一施力组件包括：第一千斤顶和作动器；

5.根据权利要求1所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述加载篮包括：

6.根据权利要求1至5任一项所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述装置还包括：

7.根据权利要求1至5任一项所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述装置还包括：第二支座，所述第二支座可移动的设置于第三内壁，所述第三内壁与所述第一内壁平行；

8.根据权利要求7所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述第二施力组件包括：

9.根据权利要求8所述的盾构隧道管片接头试验装置，其特征在于，所述导向件包括：

10.一种盾构隧道管片接头试验方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明涉及试验设备技术领域，提供一种盾构隧道管片接头试验装置及方法，该装置包括：反力架；第一施力组件，第一施力组件设置于反力架的第一内壁；加载篮，加载篮可拆卸的连接在第一施力组件的端部，且加载篮夹持管片；一对杆筒浆组件，一对杆筒浆组件夹持管片的两端，且第一杆筒浆组件可转动的连接反力架的内壁；第二施力组件，第二施力组件的第一端连接于第二内壁，第二施力组件的第二端与第二杆筒浆组件可转动的连接，其中，第二内壁与第一内壁垂直。该装置保证了管片的非接头侧与反力架的内壁之间的无缝固定，减少了能量损耗和虚位移耗能，从而确保了试验结果的准确性和可靠性。

技术研发人员：黄景琦,张帝,赵旭,赵密,杜修力,王震,谢伟杰
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24