反力井中不同尺寸管片的竖向加载装置的制作方法

本实用新型属于工程建设中地下隧道工程技术领域，特别涉及一种反力井中不同尺寸管片的竖向加载装置，尤其是对不同尺寸管片的竖向加载工程特别适用。

背景技术：

中国正处于城市轨道交通大发展的时代，各个城市都在不断修建完善自己的轨道交通。而近年来，随着中大型城市的不断扩张与发展，城市地面交通已经不能完全满足人们对于城市出行的需要，这迫使人们将目光转移到地下空间及城市地铁。目前，盾构法隧道由于具有地下暗挖、不受气候限制等优势，受到了越来越多城市的青睐，成为城市轨道交通等市政基础设施的主要结构形式。尤其在东部沿海软土地区，如上海、南京、宁波等城市，城市地铁隧道大量采用盾构法施工。在地铁隧道施工和运营的过程中，修筑于岩土介质中的地下结构安全和正常使用日益受到社会的广泛关注，其中包括盾构隧道衬砌结构的安全保护、盾构机顶进时对管片的影响等。为此，针对盾构隧道衬砌结构及竖向承载能力，国内外相继通过数值模拟，缩尺寸、足尺寸模型来研究管片的承载能力及性能。其中，足尺寸模型试验因比数值模拟和缩尺寸模型试验可信度更大、随机性更小、误差更小、可靠性更高而受到国内外学者的青睐。在足尺寸试验中，竖向加载部分有着举足轻重的作用，竖向的荷载主要模拟盾构机顶进时及顶进后所残余的顶推力。但现有的试验中，竖向加载装置仅仅只适用于自己试验中所用的那一种尺寸的管片，而目前我国地铁广泛使用着多种尺寸的管片，由于管片直径多样，传统的竖向加载装置无法满足需求。

综上所述，现有的足尺寸试验竖向加载装置本身功能存在不足，存在一定局限性、不够灵活，亟需通过改进技术来进行解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种反力井中不同尺寸管片的竖向加载装置，通过位置可调的油缸吊挂板和竖向加载横梁，可实现不同尺寸盾构管片的竖向加载。

这种反力井中不同尺寸管片的竖向加载装置，包括反力槽、竖向加载立柱、竖向加载横梁、竖向加载油缸、油缸吊挂板、地槽螺母和压紧螺母；反力槽与竖向加载立柱的底端通过地槽螺母连接；竖向加载立柱的上部插入竖向加载横梁并通过压紧螺母固定；连接着竖向加载油缸的油缸吊挂板与竖向加载横梁通过嵌套连接。

作为优选：环形的反力槽分别设于盾构管片内外两侧的底部。

作为优选：所述反力槽上均匀分布有竖向加载立柱，并且内外两侧的反力槽上的竖向加载立柱相对应。

作为优选：相对应的两个竖向加载立柱上部与竖向加载横梁两端分别通过压紧螺母固定。

作为优选：所述油缸吊挂板与竖向加载横梁通过嵌套连接并由普通螺栓固定，可实现水平位置的移动，移至盾构管片上方，从而实现不同直径管片的竖向加载。

作为优选：所述竖向加载油缸连接在油缸吊挂板下部并位于盾构管片上方。

本实用新型的有益效果是：

(1)装置结构简单，操作方便

相比于传统的加载装置，本装置由竖向加载立柱、螺母、竖向加载横梁、竖向加载油缸、油缸吊挂板组成，将竖向加载立柱固定在反力槽上，竖向加载油缸通过油缸吊挂板挂在竖向加载横梁下方，结构简单，操作方便。

(2)适用面广，设计灵活

本实用新型将竖向加载油缸通过油缸吊挂板挂在可调节高度的竖向加载横梁下方，竖向加载油缸的位置可以任意调节以适应不同尺寸的管片。相比于传统的加载装置采用张拉索和千斤顶只能适用单一直径及单一纵向长度的管片，本实用新型用简单的设计、简便的装置，解决了现有竖向加载装置中过于单一的问题，使它的适用范围变得更广，设计更加灵活。

(3)装置稳定可靠，使用安全

相比于传统的通过千斤顶和张拉索制成的竖向加载装置不仅使得试验前期准备繁琐，还会对试验数据的可靠性造成影响，更甚还会存在安全威胁。本装置不仅在试验前期安装简单方便，也能满足结构性能的稳定安全，更能使所得数据可靠性高、精确度高。

附图说明

图1为竖向加载装置整体结构示意图；

图2为反力井中竖向加载装置俯视图；

图3为竖向加载立柱及横梁连接示意图；

图4为竖向加载横梁及油缸吊挂板连接俯视图；

图5为竖向加载横梁及油缸吊挂板连接正视图。

附图标记说明：反力槽1、竖向加载立柱2、竖向加载横梁3、竖向加载油缸4、油缸吊挂板5、地槽螺母6、压紧螺母7、普通螺栓8、盾构管片9、反力井壁10。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

所述的反力井中不同尺寸管片的竖向加载装置，包括反力槽1、竖向加载立柱2、竖向加载横梁3、竖向加载油缸4、油缸吊挂板5、地槽螺母6、压紧螺母7、普通螺栓8、盾构管片9、反力井壁10。

如图1所示，在竖向加载装置中，将竖向加载立柱2插入反力槽1，并通过地槽螺母6固定，以达到固定竖向加载立柱2在加载过程中不会使装置倒塌或倾斜的作用。竖向加载立柱2上部插入竖向加载横梁3，并通过压紧螺母7固定，使结构稳定。松开压紧螺母7，可通过调整竖向加载横梁3的高度，以适应不同纵向长度尺寸的管片。将连接着竖向加载油缸4的油缸吊挂板5与竖向加载横梁3通过普通螺栓8连接，可实现前后水平位置的移动，从而实现不同直径管片的竖向加载。

如图2所示，在反力井中设有多个试验加载试点，可实现管片纵向受力尽可能均匀。

如图3所示，在竖向加载装置中，盾构管片9的内外两侧均设有竖向加载立柱2，竖向加载立柱2上部插入竖向加载横梁3，并通过压紧螺母7固定，使结构稳定。竖向加载立柱2下部插入反力槽1中，并通过地槽螺母6固定。由此可通过松开压紧螺母7和地槽螺母6调整竖向加载横梁3的高度，再固定压紧螺母7和地槽螺母6，以适应不同纵向长度尺寸的管片。

如图4和图5所示，将油缸吊挂板5与竖向加载横梁3通过普通螺栓8连接，同时将竖向加载油缸4与油缸吊挂板5连接固定。通过松开普通螺栓8可以调整油缸吊挂板5在竖向加载横梁3的位置，可实现水平位置的移动，从而实现不同直径管片的竖向加载。

所述的反力井中不同尺寸管片的竖向加载装置的试验方法，包括以下步骤：

1)管片预处理：试验开始之前，在部分管片中预埋钢筋测力计和应变片等传感器。

2)管片进场安装：将所需管片吊入反力井中，进行现场安装，并固定所需传感器，连接控制台主控计算机。

3)调整加载装置：按照管片尺寸，调整竖向加载油缸4的位置。调松油缸吊挂板5上的普通螺栓8，通过移动油缸吊挂板5可以调整竖向加载油缸4的水平位置，以适应不同管片直径，然后调紧普通螺栓8。再通过调整压紧螺母7和地槽螺母6从而调整竖向加载横梁3的高度，以适应不同纵向长度尺寸的管片。依次对所有需要调整的竖向加载油缸4进行调节。

4)数据收集：通过主控计算机收集各种测量器的数据，并以图表形式表示出来，最后进行统计。

5)仪器拆除并验收：恢复竖向加载油缸4的位置，恢复管线，断开与主控计算机的连接，取下管片上的传感器。拆装管片并吊出，清理试验现场。