专利名称：一种盾构隧道结构原型试验水压施加装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种盾构隧道管片结构原型试验装置，尤其涉及一种盾构隧道结构原 型试验水压施加装置。
背景技术：
对盾构隧道原型管片结构水压的施加，可采用自锚式环箍式的装置实现，S卩在 盾构隧道结构原型外周面上纵向设置两根环箍梁，环箍梁一侧设置有环箍千斤顶，固定于 环箍梁上的环箍锚索的锚固端穿过环箍梁上的锚固孔，再在盾构隧道结构原型上环绕一周 后，其千斤顶端穿过环箍梁上的千斤顶孔与环箍千斤顶的顶杆相连。其中，环箍梁通过环箍 锚索提供压力来模拟和控制结构水压力。然而，该加载装置存在如下两方面的问题和隐患。首先，由于环箍千斤顶吨位和尺寸较大，环箍梁两侧钢绞线从弧形的管片外表面 进入环箍梁时，由于锚固孔平直，其左右两侧与盾构隧道结构原型表面的距离相同，加之， 环箍千斤顶吨位和尺寸较大，其顶头与侧面的距离将导致不可避免地产生约14° 17° 的张拉角，对称安装的锚索锚固端也必然产生14° 17°的张拉角。使环箍梁左右附近区 域存在较大的张拉空隙，而在环箍梁处产生附加集中力，当所模拟水压较大时，环箍梁处附 加集中力的影响十分显著，严重影响试验效果。其次，钢绞线张拉时将导致两个隐患第一，环箍锚索在锚固孔、千斤顶孔的边缘 处形成拐点，应力集中于此处，导致环箍锚索在此处易断裂，存在安全隐患；第二，在环箍锚 索与千斤顶的顶头及环箍梁的相连处，连接用的张拉锚具与张拉力的方向不垂直，处于偏 压受力状态，导致该处环箍锚索也易出现脱落、断裂。
发明内容
本发明的目的就是提供一种盾构隧道结构原型试验水压施加装置，该装置将环箍 锚索的张拉角及张拉空隙小，环箍梁处的附加集中力大幅减小，试验结果更真实准确；且装 置的可靠性高，安全性好。从而更真实地模拟出环境水压对原型隧道结构的作用和影响，以 对水下盾构隧道结构的设计和施工给出更准确、可靠的试验依据，以保证隧道的建设和营 运安全。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种盾构隧道结构原型试验水压施 加装置，在盾构隧道结构原型外周面上纵向设有环箍梁，环箍锚索的锚固端穿过环箍梁上 的锚固孔，再在盾构隧道结构原型上环绕一周后，其千斤顶端穿过环箍梁上的千斤顶孔与 环箍梁侧面的千斤顶的顶杆相连，其结构特点是所述的锚索的锚固端与锚固孔之间还设有锚固垫板，锚固垫板上开有与锚固孔贯 通的锚固通孔，锚固孔及锚固垫板上的锚固通孔倾斜，其倾斜的角度使锚索穿过锚固孔及 锚固通孔时在孔缘处不形成拐点；锚固垫板与锚索锚固端相连的外侧面与锚固通孔垂直；所述的锚索的千斤顶端与千斤顶孔之间还设有千斤顶垫板，千斤顶垫板上开有与 千斤顶孔贯通的千斤顶通孔，千斤顶孔及千斤顶垫板上的千斤顶通孔倾斜，其倾斜的角度使锚索穿过千斤顶孔及千斤顶通孔时在孔缘处不形成拐点；千斤顶垫板与千斤顶相连的外 侧面与千斤顶通孔垂直。与现有技术相比，本发明的有益效果是一、由于千斤顶孔及千斤顶垫板的千斤顶通孔倾斜，使锚索穿过千斤顶时在孔缘 处不形成拐点，也即千斤顶孔及千斤顶垫板的千斤顶通孔的轴线在千斤顶顶头向盾构隧道 结构原型表面所引的切线上，保证千斤顶通孔在外侧面上距离盾构隧道的结构原型表面的 距离增大，使千斤顶的安装不受限制；同时千斤顶孔在非千斤顶垫板侧的孔缘距盾构隧道 的结构原型表面的距离减至最小，从而大大减小了环箍锚索千斤顶侧的张拉角及张拉空 隙，对称安装的另一侧(锚固端)的张拉角也同步减小，本发明装置的张拉角仅为3°，环 箍梁处的附加集中力大幅减小，从而更真实地模拟出环境水压对原型隧道结构的作用和影 响，以对水下盾构隧道结构的设计和施工给出更准确、可靠的试验依据，以保证隧道的建设 和营运安全。二、同时，由于千斤顶孔及千斤顶通孔倾斜，使锚索穿过千斤顶时在孔缘处不形成 拐点；锚固孔及锚固垫板上的锚固通孔倾斜，其倾斜的角度使锚索穿过锚固孔及通孔时在 孔缘处也不形成拐点。整个环箍锚索在任何位置均无拐点存在，消除了现有技术在孔缘处 的拐点及应力集中，大大改善了锚索在孔缘处的受力条件，而不易断裂。并且由于锚固垫板连接环箍锚索的外侧面，千斤顶垫板连接千斤顶的外侧面，均 与其通孔或者说该处的环箍锚索垂直，消除了千斤顶顶头及锚固垫板在张拉时的偏压受力 状态，使锚索在连接处也不易断裂脱落，从而明显改善了整个装置的可靠性和安全性。下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例的立体结构示意图。图2是图1中环箍梁处的局部俯视放大结构示意图。图3是本发明实施例的环箍梁、左、右垫板在右垫板处的横向剖视放大示意图。图如、图4b、图如分别为本发明装置和现有装置测得和理论计算得到的弯矩在盾 构隧道结构原型上的分布图。图fe、图恥、图5c分别为本发明装置和现有装置测得和理论计算得到的轴力在盾 构隧道结构原型上的分布图。图4a、图4b、图5a、图恥中，“Δ”表示环箍梁所在位置。
具体实施例方式实施例图1-3示出，本发明的一种具体实施方式
为一种盾构隧道结构原型试验水压施 加装置，在盾构隧道结构原型1外周面上纵向设有环箍梁2，环箍锚索3的锚固端3A穿过 环箍梁2上的锚固孔，再在盾构隧道结构原型1上环绕一周后，其千斤顶端:3B穿过环箍梁 2上的千斤顶孔与环箍梁2侧面的千斤顶4的顶杆相连，其特征在于所述的锚索3的锚固端3A与锚固孔之间还设有锚固垫板5，锚固垫板5上开有与 锚固孔贯通的锚固通孔5A，锚固孔及锚固垫板5上的锚固通孔5A倾斜，其倾斜的角度使锚索3穿过锚固孔及锚固通孔5A时在孔缘处不形成拐点；锚固垫板5与锚索3锚固端3A相 连的外侧面5B与锚固通孔5A垂直；所述的锚索3的千斤顶端:3B与千斤顶孔之间还设有千斤顶垫板6，千斤顶垫板6 上开有与千斤顶孔贯通的千斤顶通孔6A，千斤顶孔及千斤顶垫板6上的千斤顶通孔6A倾 斜，其倾斜的角度使锚索3穿过千斤顶孔及千斤顶通孔6A时在孔缘处不形成拐点；千斤顶 垫板6与千斤顶相连的外侧面6B与千斤顶通孔6A垂直。图4a、图仙、图如分别为本发明装置、现有装置测得和理论计算得到的弯矩分布 图。图如、图恥、图5c分别为本发明装置、现有装置测得和理论计算得到的轴力分布图。由 图可见，由于环箍梁附加集中力导致现有装置的结构弯矩与轴力在环箍梁处(“Δ”处)发 生了突变，而本发明装置的环箍梁处(“Δ”处)的结构弯矩与轴力没有大的变化，环箍梁 的附加集中力的效应基本消失。根据这些图可以得出下表，从表中可见，由于现有装置的环箍梁附加集中力的影 响，其最大正弯矩量值较理论值明显增大，而最小轴力的量值较理论值又明显减小。而本 发明的装置，由于明显消除了环箍梁附加集中力的影响，其最大正弯矩量值仅比理论值低 10%左右，而最小轴力的值也仅比理论值略有降低。
权利要求
1. 一种盾构隧道结构原型试验水压施加装置，在盾构隧道结构原型(1)外周面上纵向 设有环箍梁O)，环箍锚索(3)的锚固端(3A)穿过环箍梁(2)上的锚固孔，再在盾构隧道结 构原型(1)上环绕一周后，其千斤顶端(3B)穿过环箍梁( 上的千斤顶孔与环箍梁(2)侧 面的千斤顶的顶杆相连，其特征在于所述的锚索(3)的锚固端(3A)与锚固孔之间还设有锚固垫板(5)，锚固垫板(5)上开 有与锚固孔贯通的锚固通孔(5A)，锚固孔及锚固垫板( 上的锚固通孔(5A)倾斜，其倾斜 的角度使锚索( 穿过锚固孔及锚固通孔(5A)时在孔缘处不形成拐点；锚固垫板( 与锚 索(3)锚固端(3A)相连的外侧面(5B)与锚固通孔(5A)垂直；所述的锚索(3)的千斤顶端(3B)与千斤顶孔之间还设有千斤顶垫板(6)，千斤顶垫板 (6)上开有与千斤顶孔贯通的千斤顶通孔(6A)，千斤顶孔及千斤顶垫板(6)上的千斤顶通 孔(6A)倾斜，其倾斜的角度使锚索( 穿过千斤顶孔及千斤顶通孔(6A)时在孔缘处不形 成拐点；千斤顶垫板(6)与千斤顶相连的外侧面(6B)与千斤顶通孔(6A)垂直。
全文摘要
一种盾构隧道结构原型试验水压施加装置，其锚索的锚固端与锚固孔之间还设有锚固垫板，锚固孔及锚固垫板上的锚固通孔倾斜，其倾斜的角度使锚索穿过锚固孔及锚固通孔时在孔缘处不形成拐点；锚固垫板的外侧面与锚固孔垂直；千斤顶端与千斤顶孔之间设有千斤顶垫板，千斤顶孔及千斤顶垫板上的千斤顶通孔倾斜，其倾斜的角度使锚索穿过千斤顶孔及千斤顶通孔时在孔缘处不形成拐点；千斤顶垫板的外侧面与千斤顶孔垂直。该装置锚索的张拉角及张拉空隙小，环箍梁处的附加集中力小，可更真实地模拟出环境水压对原型隧道结构的影响，从而能对盾构隧道结构的设计和施工给出更准确、可靠的依据，保证隧道建设和营运安全。且装置的可靠性高，安全性好。
文档编号G01M99/00GK102095594SQ20101059338
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者何川, 封坤, 王士民 申请人:西南交通大学