一种盾构隧道管片衬砌接头过火试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地下建筑工程技术领域。更具体地，涉及一种盾构隧道管片衬砌接头 过火试验方法。
【背景技术】
[0002] 目前，火灾已成为对隧道营运安全构成威胁的主要灾害之一。国内外许多学者针 对隧道火灾进行了许多试验，有现场试验、模型试验以及基于数值模拟的试验等。但目前来 说主要开展的是模型试验和数值模拟。尤其对盾构隧道，几乎没有开展过现场试验。这是由 于开展现场试验所得结果虽然具有较强的实用性和较高可靠性，但其操作复杂、成本投入 巨大。
[0003] 盾构隧道的衬砌结构是由预制管片通过螺栓拼装构成。目前尚未有文献报道过对 盾构隧道管片衬砌接头在火灾条件下性能变化的研究实验。因此，需要一种新的测试盾构 隧道管片衬砌接头在火灾条件下性能变化的试验方法，既避免操作过于复杂、成本巨大，又 具有较强的实用性和较高可靠性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种盾构隧道管片衬砌接头过火试验方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种盾构隧道管片衬砌接头过火试验方法，包括以下步骤：
[0007] 1)准备过火用管片
[0008] 制作管片：制作第一管片4a和第二管片4b，在第一管片4a和第二管片4b中均预埋 高温应变片11和钢筋计10;
[0009] 拼装管片:将第一管片4a和第二管片4b的接头5对齐，通过螺栓9将其拼接为整体； [0010]安装温度测试仪器和角度变形测试仪器:在接头5附近、第一管片4a和/或第二管 片4b的中间截面处、以及螺栓9附近分别沿管片厚度方向布置若干温度测点;所述温度测试 仪器采用K型热电偶;在第一管片4a和第二管片4b的外表面靠近接缝处安装角度变形测试 仪器；
[0011] 2)搭建试验平台
[0012]在多功能火灾模拟试验炉3上焊接反力架1，在反力架1上安装可上下移动的活动 分配梁2,并设置液压千斤顶作为试验平台加载系统；
[0013] 3)进行过火实验
[0014] 将步骤1)制得的管片安装到步骤2)搭建的试验平台，定位，通过液压千斤顶加压， 开始点火，控制多功能火灾模拟试验炉3按照所要模拟的火灾升温规律进行升温，达到预设 时间、温度后，熄灭炉火；
[0015] 在过火实验中，通过高温应变计、钢筋计10、温度测试仪器以及角度变形测试仪器 持续对管片的力学性能、接头变形参数以及温度变化规律进行检测，通过对检测结果进行 分析来研究各类火灾对盾构隧道管片衬砌接头性能的影响。
[0016] 本发明考虑到盾构隧道的衬砌结构是由预制管片通过螺栓拼装构成，将真实盾构 隧道衬砌结构模拟移至实验室进行原型火灾试验，既能保证结果可靠性，还能简化操作、节 省试验成本。
[0017] 进一步地，步骤1)中，根据火灾试验所依托的实际盾构隧道管片的外形和材料参 数，制作第一管片4a和第二管片4b。
[0018] 进一步地，步骤1)中，在第一管片4a和第二管片4b的外侧钢筋选取一根主筋布置 一个钢筋计10;在内侧钢筋选取两根主筋，每根主筋布置一个高温应变片11。
[0019] 进一步地，步骤1)中，采用扭矩扳手拼装管片。这样，通过扭矩与紧固轴力的关系， 可以简便的测算出螺栓的紧固轴力。这种间接测定螺栓紧固轴力的方式，避免了直接测定 难度大的问题。
[0020] 进一步地，步骤1)中，安装温度测试仪器的步骤如下：
[0021] 首先，在管片外表面的温度测点位置打孔至预定深度，清除孔中的粉尘；
[0022]其次，向各孔中注入铝粉；
[0023]之后，插入K型热电偶；
[0024]最后，用水泥浆填充剩余孔隙。
[0025]这种安装方式确保了各温度测点处均具有良好的导热。
[0026]进一步地，步骤1)中，角度变形测试仪器的安装及使用为:在第一管片4a和第二管 片4b的外表面靠近接缝处分别固定一根竖杆12a，12b，在两根竖杆之间、不同高度处布置两 个位移计13a，13b，通过测量竖杆水平间距的变化，计算出管片的张开角。这种测量方法简 单、易操作且成本低。
[0027] 进一步地，管片的张开角的计算方法为：
[0028] ALi = Li_I/i
[0029] Δ L2 = L2~L2
[0030]
[0031] 式中，Θ-管片的张开角，单位为弧度；
[0032] U，!/广变形前、后位移计13a处两测杆间距；
[0033] L2，l/2-变形前、后位移计13b处两测杆间距；
[0034] D-位移计13a与13b的距离。
[0035] 进一步地，步骤2)中，液压千斤顶包括竖向液压千斤顶6和横向液压千斤顶7。
[0036]进一步地，步骤3)中第一管片4a和/或第二管片4b与横向液压千斤顶7之间设置钢 质三角垫块8,钢质三角垫块8可将横向液压千斤顶7的水平力转成沿管片轴向的力。
[0037]本发明的有益效果如下：
[0038] 1、本方法较真实的模拟各种各样的隧道火灾，能实现系统、科学地研究各类火灾 对盾构隧道管片接头性能的影响，为其防火设计、施工提供依据，保障隧道运营的安全。
[0039] 2、本方法在试验过程中计入了管片自重对接头性能的影响，能够更加真实地模拟 盾构隧道发生大火的场景，试验结果更具有现实意义。
[0040] 3、本方法采用的多功能火灾模拟试验炉，具有升温过程可控，能够较好的模拟隧 道火灾升温速度快、达到的最高温度高的特点;且整个升温过程由程序自动控制，产生的温 度场波动小，操作简便、安全可靠，能够准确模拟真实火灾升温过程，可以模拟各种各样的 火灾类型，适用性广。
【附图说明】
[0041] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0042] 图1是本发明的过火试验装置的正视示意图。
[0043] 图2是本发明的过火试验装置的俯视示意图。
[0044] 图3是本发明的拼装管片的结构示意图。
[0045] 图4是本发明的温度测点布置示意图。
[0046] 图5是本发明的角度变形测试仪器示意图。
【具体实施方式】
[0047] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此 限制本发明的保护范围。
[0048] 实施例
[0049] 本实施例依托实际隧道为北京地下直径线。管片外径11.6m，内径10.5m，厚度 550mm，环宽1.8m，单块管片重约10吨。
[0050] 图1和图2是本发明的过火试验的装置的示意图。
[0051 ] -种盾构隧道管片衬砌接头过火试验方法，包括以下步骤：
[0052] 1)准备过火用管片
[0053]制作管片:根据实际管片的参数，制作第一管片4a和第二管片4b。在第一管片4a和 第二管片4b的外侧钢筋选取一根主筋布置一个振弦式钢筋计10,在内侧钢筋选取两根主 筋，每根钢筋布置一个高温应变片11，总共一个振弦式钢筋计10和两个高温应变片11分别 布置在三根主筋上(如图3中所示）。