本技术涉及一种盾构隧道原型管片水压加载试验装置，尤其涉及一种用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置。
背景技术：
1、在大型水下盾构隧道工程中，管片作为盾构隧道的装配式衬砌结构，一旦破损就会对工程的施工运营造成严重影响且修复起来非常困难，所以其受力和破坏特性的研究就显得尤为重要。水压加载下的盾构隧道原型管片结构试验能测试出水压对隧道结构的作用和影响，从而提供水下盾构隧道结构设计和施工的可靠试验依据。
2、盾构隧道原型管片水压加载试验的基本原理是：将多组预应力筋(优选为钢绞线)环绕在组装成筒状的原型管片的圆周外壁上，每组预应力筋的一端通过环箍梁上的锚固孔固定，每组预应力筋的另一端通过安装在环箍梁上的千斤顶的顶杆固定，通过调节千斤顶的顶杆伸出长度，可以实现对预应力筋拉紧或放松的目的，以实现调节预应力筋对原型管片外壁压力的目的，从而模拟原型管片受到的不同水压；上述环箍梁、预应力筋和千斤顶即构成用于盾构隧道原型管片水压加载试验的环箍装置。上述环箍梁的基本结构是：将一个横向的顶板、一个横向的底板、三个或四个竖向的侧板相互连接而成，各板优选采用金属板如钢板，连接方式一般为焊接，其中两个相对的侧板上设有通孔。
3、如图1和图2所示，用于盾构隧道原型管片水压加载试验的传统环箍装置中，其环箍梁1的两个相对且竖向的侧板上分别设有竖向分布的四个侧板通孔2，一个环箍梁1上安装有两个千斤顶4；应用时，一组预应力筋3的一端通过一个侧板通孔2锚固在对应侧板上，另一端穿过另一个侧板上的对应侧板通孔2后在原型管片(图1和图2未示出，参考图6的原型管片11)的圆周外壁上环绕一周，再从相互对应的两个侧板通孔2穿过后与对应的千斤顶4的顶杆连接；另一组预应力筋3与另一个千斤顶4的连接方式与上类似，只是穿过不同的侧板通孔2；通过调节千斤顶4的顶杆伸出长度，可以实现调节预应力筋3对原型管片外壁压力的目的，从而模拟原型管片受到的不同水压。
4、为了提高原型管片的整体受力均衡性以更好地完成模拟试验，需要使单个环箍梁1上的预应力筋3的加载力尽量保持均衡，即需要使两组预应力筋3受到两个千斤顶4的拉力尽量相同，其具体受力分析如下：以单个千斤顶4及对应的预应力筋3(即图2中环箍梁1的上半部分或下半部分)来看，f1a与f1b大小相等、方向相反，f2a与f2b大小相等、方向相反，但f1a与f1b、f2a与f2b分别作用于同一竖直面的两点，即f1a与f1b、f2a与f2b分别为力偶，f1a与f1b产生的力矩m1以及f2a与f2b产生的力矩m2均为力偶矩，如果两个千斤顶4的顶杆伸出长度相同，则力偶矩m1与力偶矩m2平衡。即环箍梁1整体是平衡的，整体仅受拉力作用，而无力矩，此为理想状态。
5、上述用于盾构隧道原型管片水压加载试验的传统环箍装置存在如下缺陷：由于同一个环箍梁1上的两个千斤顶4的拉力大小很难实现调节到相同的理想状态，在反复调节过程中更难以随时保持一致，因此会造成与理想的力矩平衡模型不符的情况，从而使试验过程中出现不确定性因素，容易造成试验结果出现误差，而且实际应用中需要多个环箍梁1配合完成，给规范操作试验增加了更大的难度，既降低了试验精度，又降低了试验效率；如果同一个环箍梁1上的两个千斤顶4的拉力差别过大，还会使环箍梁1发生变形，导致两组预应力筋3受力不均匀，严重时甚至可能导致部分预应力筋3断裂，进一步影响试验的准确性、严谨性和安全性；另外，因为需要安装两个千斤顶4，所以环箍梁1的高度较大，如果模拟水压加载过大，在不通过增加厚度的方式增加强度的前提下，则会导致环箍梁1的中部支撑强度不能满足加压需求而导致发生变形或损坏，难以满足试验需求。
技术实现思路
1、本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种一个环箍梁体安装一个千斤顶的用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置。
2、本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置，包括环箍梁体、预应力筋和千斤顶，所述环箍梁体的两个相对且竖向的侧板中，一个所述侧板的上部和下部分别设有锚固孔且中部设有总过线孔，另一个所述侧板的上部和下部分别设有分过线孔且中部设有拉线孔，一个所述千斤顶安装在一个所述环箍梁体的拉线孔外侧，两组所述预应力筋的一端分别与两个所述锚固孔连接，两组所述预应力筋的另一端分别穿过两个所述分过线孔后一起穿过所述总过线孔再穿过所述拉线孔后与所述千斤顶的顶杆连接。
4、作为优选，为了便于提高预应力筋布线的可靠性，所述总过线孔的孔径与所述拉线孔的孔径相同，所述总过线孔的中心点与所述拉线孔的中心点位于同一个横向平面，两个所述分过线孔的孔径小于所述总过线孔的孔径，两个所述分过线孔的中心点与所述拉线孔的中心点之间的竖向距离分别小于两个所述锚固孔的中心点与所述总过线孔的中心点之间的竖向距离。
5、作为优选，为了满足强度和弹性需要，所述预应力筋为钢绞线。
6、作为优选，为了便于安装千斤顶，所述环箍梁体上与所述拉线孔对应的外壁上设有千斤顶安装板且所述拉线孔贯通所述千斤顶安装板，所述千斤顶安装于所述千斤顶安装板上。
7、作为优选，为了实现更好的水压加载效果并减小竖向相邻两个环箍梁体之间的摩擦力以避免相互影响，一个所述环箍梁体及该环箍梁体上的两组所述预应力筋和一个所述千斤顶为一个环箍单元，所述用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置包括多个环箍单元，竖向重叠的相邻两个所述环箍单元之间设有聚四氟乙烯板；聚四氟乙烯板在满足强度需求前提下具有极小的摩擦阻力，能够避免相邻两个环箍梁体之间相互影响。
8、本实用新型的有益效果在于：
9、本实用新型通过将同一个环箍梁体上的千斤顶由传统的两个改为一个，将两组预应力筋的一端与同一个千斤顶的顶杆连接，可提高整个环箍装置的受力合理性和加载能力，满足超大断面、超高水压的加载需求，具体优点如下：
10、同一个环箍梁体上的两组预应力筋通过同一个千斤顶调节拉力，其拉力一致，两组预应力筋的合力均衡，环箍梁体上没有力矩，符合理想的力矩平衡模型，使试验结果误差显著减小，便于规范操作试验，既提高了试验精度，又提高了试验效率；由于环箍梁体上没有力矩，同时因为只需安装一个千斤顶，能够减小环箍梁体的高度，提高其支撑强度，所以环箍梁体不会发生变形或损坏，利于提高试验的准确性、严谨性和安全性，并能适应超高模拟水压的加载，使其工程适应能力强，可用于多种工况；千斤顶的数量根据需要可以为奇数个或偶数个，相比传统结构的千斤顶始终为偶数个，提高了根据实际需要配置千斤顶的便利性，使用更灵活、扩展性更好；由于减少了千斤顶数量，并避免了环箍梁体损坏，所以降低了试验成本。
1.一种用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置，包括环箍梁体、预应力筋和千斤顶，其特征在于：所述环箍梁体的两个相对且竖向的侧板中，一个所述侧板的上部和下部分别设有锚固孔且中部设有总过线孔，另一个所述侧板的上部和下部分别设有分过线孔且中部设有拉线孔，一个所述千斤顶安装在一个所述环箍梁体的拉线孔外侧，两组所述预应力筋的一端分别与两个所述锚固孔连接，两组所述预应力筋的另一端分别穿过两个所述分过线孔后一起穿过所述总过线孔再穿过所述拉线孔后与所述千斤顶的顶杆连接。
2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置，其特征在于：所述总过线孔的孔径与所述拉线孔的孔径相同，所述总过线孔的中心点与所述拉线孔的中心点位于同一个横向平面，两个所述分过线孔的孔径小于所述总过线孔的孔径，两个所述分过线孔的中心点与所述拉线孔的中心点之间的竖向距离分别小于两个所述锚固孔的中心点与所述总过线孔的中心点之间的竖向距离。
3.根据权利要求1所述的用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置，其特征在于：所述预应力筋为钢绞线。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置，其特征在于：所述环箍梁体上与所述拉线孔对应的外壁上设有千斤顶安装板且所述拉线孔贯通所述千斤顶安装板，所述千斤顶安装于所述千斤顶安装板上。
5.根据权利要求1、2或3所述的用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置，其特征在于：一个所述环箍梁体及该环箍梁体上的两组所述预应力筋和一个所述千斤顶为一个环箍单元，所述用于盾构隧道原型管片水压加载试验的自平衡环箍装置包括多个环箍单元，竖向重叠的相邻两个所述环箍单元之间设有聚四氟乙烯板。