一种用于对盾构管片加载的加载装置的制作方法

本实用新型涉及盾构实验测试领域，尤其涉及一种用于对盾构管片加载的简单加载装。

背景技术：

进入二十一世纪以来，随着城市地面空间资源的开发利用趋于饱和，地下轨道交通的重要性日渐突出，盾构隧道的建设就是其中的重要环节。盾构隧道的建设离不开对盾构管片在地下的各种情况下的受力特征的研究，这就需要专门的实验装置对管片在地下的受力状态进行模拟，从而为管片设计和管片加固提供指导。

目前国内的盾构管片试验方式主要是缩尺模型试验，对于足尺模型的试验相对较少，如柳献、唐敏、鲁亮(柳献,唐敏,鲁亮,等.内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——整环加固法[j].岩石力学与工程学报,2013,32(11):2300-2306.)采用足尺试验研究了内张钢圈加固盾构隧道的整环加固法对结构极限承载性能的影响；柳献、毕湘利、王秀志(毕湘利,柳献,王秀志等.内张钢圈加固盾构隧道结构极限承载力的足尺试验研究[j].土木工程学报,2014(11):128-137.)采用足尺试验方法研究了内张钢圈加固盾构隧道结构的极限承载性能。缩尺模型试验由于尺寸效应和结构等因素的影响，难以真实反映出管片的受力特征，而足尺模型试验虽然有着不可替代的优势，但是往往成本高、耗时长。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在提供一种用于实现盾构管片加载的简易高效的加载装置，该加载方法在模拟管片安装在隧道内的正常支撑条件下，通过管片顶部和两侧千斤顶模拟常见的几种管片隧道试验加载方式，实现对单个盾构管片在给定条件下的力学行为规律的研究，有效提高实验效率，并显著降低单次试验费用。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种用于对盾构管片加载的加载装置，包括：

反力架；

两滑动轨道，平行地设置在所述反力架底部；以及，

所述反力架两端设置有矩形反力梁，所述矩形反力梁之间连接设置有连接钢索；

相对地活动设置在所述滑动轨道上且位于两矩形反力梁内侧的两楔形滑动支座；

分力梁，用于将千斤顶的竖直集中荷载变成均布荷载施加在盾构管片上。

进一步地，所述的反力架包括平行设置的两三角形框架、连接于两三角形框架顶角的顶部横梁，所述的两三角形框架沿中线各设有一支承柱。

进一步地，所述的两滑动轨道横穿所述反力架的底部。

进一步地，所述两矩形反力梁对称分布于反力架两端，两矩形反力梁之间以四条高强连接钢索相拉接，用以对楔形滑动支座施加水平荷载，并自成反力系统进而对盾构管片施加平衡的水平压力。

进一步地，所述楔形滑动支座上与盾构管片相接触的一面设置有相应的倾斜角度，用于使盾构管片承受均布的水平荷载。

进一步地，所述楔形滑动支座上与盾构管片相接触的一面设置有缓冲垫片。

进一步地，所述的缓冲垫片采用橡胶垫片。

进一步地，所述的分力梁包括一矩形板、对称地垂直焊接在所述矩形板两端的焊接钢管、以及对称地连接矩形板和焊接钢管两端的斜拉钢索。

进一步地，所述的焊接钢管与盾构管片之间设置有缓冲垫片。

进一步地，所述的缓冲垫片采用橡胶垫片。

与现有技术相比，本实用新型创造具有以下优势：

本实用新型提供的加载装置减少了特定装置的购买制作费用，用较少的较简单的实验装置实现了管片模拟不同加载工况下的加载，提高了加载试验的工作效率；减少了管片一次性加载的试验费用，能够采用分离式液压加载装置实现加载；加载装置便于拆卸，不占用试验场地，减少了管片加载试验的场地费用；减少了大型吊装机械的使用费用，能够使用小型的运输车实现管片的加载定位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例的加载装置立体示意图。

图2为本实用新型实施例的加载装置俯视图。

图3为本实用新型实施例的加载装置左视图。

图4为本实用新型实施例的加载装置正视图。

图中：1-滑动轨道；2-楔形滑动支座；3-反力架；4-矩形反力梁；5-分力梁；51-矩形板；52-焊接钢管；53-斜拉钢索；6-连接钢索。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型提供了一种用于对单个盾构管片加载的简单加载装置，如图1到图4所示，可以提高单个盾构管片加载实验的实验效率，并显著降低单次试验费用。

如图1所示，一种用于对盾构管片加载的加载装置，包括：

反力架3；

两滑动轨道1，平行地横穿设置在所述反力架3底部,为楔形滑动支座2提供足够的移动范围，便于不同尺寸管片的安装；

所述反力架3两端设置有矩形反力梁4，所述矩形反力梁4之间连接设置有连接钢索4；

相对地活动设置在所述滑动轨道1上且位于两矩形反力梁4内侧的两楔形滑动支座2；

分力梁5，用于将千斤顶的竖直集中荷载变成均布荷载施加在盾构管片上。

所述的反力架3包括平行设置的两三角形框架、连接于两三角形框架顶角的顶部横梁，所述的两三角形框架沿中线各设有一支承柱。

所述两矩形反力梁4对称分布于反力架3两端，两矩形反力梁4之间以四条高强连接钢索6相拉接，用以对楔形滑动支座2施加水平荷载，并自成反力系统进而对盾构管片施加平衡的水平压力。

所述楔形滑动支座2上与盾构管片相接触的一面设置有相应的倾斜角度，用于使盾构管片更好地承受均布的水平荷载，同时，所述楔形滑动支座2上与盾构管片相接触的一面设置有橡胶垫片。

所述的分力梁5包括一矩形板51、对称地垂直焊接在所述矩形板51两端的焊接钢管52、以及对称地连接矩形板51和焊接钢管52两端的斜拉钢索53。同时，所述的焊接钢管52与盾构管片之间设置有橡胶垫片。

如图2所示，在安置盾构管片时，可通过小型运输车和起吊装置将管片沿滑动轨道1长度方向送入加载装置框架内，并移动楔形滑动支座2调整盾构管片的位置，以满足不同工况下进行实验对盾构管片位置和实验空间的需要，整个安置过程不需要大型的机械，相对省时高效、花费较少；

如图1所示，在管片安置后该装置仍有很大的灵活空间，可以用来安置模拟相关工况的装置和数据采集器。

如图2所示，可以用分离式液压加载装置分别在两个位置对盾构管片施加不同方向的荷载：在反力架3的顶部横梁和分力梁5之间施加竖向荷载，以及在矩形反力梁4和楔形滑动支座2之间施加水平方向荷载。

在施加竖向荷载时，需要在分力梁5的焊接钢管和盾构管片之间垫放橡胶垫，以实现将液压加载装置的集中荷载转化成均布荷载施加在盾构管片上；

如图4所示，所示楔形滑动支座2和盾构管片的接触面具有一定的倾斜角度，并垫放有橡胶垫，用以支撑盾构管片的同时，更好地将液压加载装置的水平集中力转化成均布力施加在盾构管片上；

所述矩形反力梁4及其连接钢索6可以实现：只在一边安置液压加载装置，通过矩形反力梁4和高强的连接钢索6的传力作用就可以将等大的水平荷载施加在盾构管片的两端。

上述加载装置主要由5个部分组装而成，便于安装和拆卸,可以显著提高管片加载实验的实验效率，并且该装置对试验场地面积大小的要求不高，显著减少了管片加载实验的场地费用。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，仍属于本实用新型的保护范围之内。