一种盾构管片试验机加载系统及盾构管片试验机

摘要

本发明公开了一种盾构管片试验机加载系统，该加载系统包括自平衡反力核心筒和径向力加载装置，所述径向力加载装置设置在自平衡反力核心筒的外侧，且位于盾构管片所组装的环之间。所述自平衡反力核心筒是由上覆板上环箍、中环箍、下环箍和竖梁组成；上覆板位于自平衡反力核心筒的顶部；多根具有相同的形状与尺寸的竖梁沿着一个圆周间隔排列；上环箍在所述多根竖梁的圆周外侧上部；中环箍在多根竖梁的圆周外侧中部；下环箍在多根竖梁圆周外侧下部。本发明的盾构管片试验机加载系统具有占地面积小、成本低、应用范围等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种盾构管片试验机加载系统及盾构管片试验机。

背景技术

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。

为了检验盾构管片的质量，通常采用盾构管片试验设备来对盾构管片的性能进行测试。

加载系统是盾构管片试验机的重要组成部分。在现有技术中，通常采用反力墙来提供反力。反力墙是设置在盾构管片形成的环（管道）的外周，反力墙制作费时费工，而且占用面积很大，在试验结束后还需拆除。一种反力墙是在地下挖出的环形坑，以环形坑的内壁作为反力墙，盾构环的外壁直接抵靠在反力墙上，从盾构管片的内侧对盾构管片施加径向力。另一种反力墙是竖立起的环形墙。所述环形墙设置在盾构管片形成的环的外周，在环形墙和盾构管片设置油缸来施加负载，进行测试。

这两种形式的加载系统都具有反力墙占地面积大，适用范围较小的缺点。

因此，希望有一种盾构管片试验机加载系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构管片试验机加载系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

本发明采用如下技术方案：

    本发明的盾构管片试验机加载系统包括自平衡反力核心筒和径向力加载装置，所述径向力加载装置设置在自平衡反力核心筒的外侧，且位于盾构管片所组装的环之间。

    所述自平衡反力核心筒是由上覆板、上环箍、中环箍、下环箍和竖梁组成；上覆板位于自平衡反力核心筒的顶部；多根具有相同的形状与尺寸的竖梁沿着一个圆周间隔排列； 上环箍在所述多根竖梁的圆周外侧的上部和上覆板的下方；中环箍在所述多根竖梁的圆周外侧的中部；以及下环箍在所述多根竖梁的圆周外侧的下部，其中，所述上覆板、上环箍、中环箍、下环箍和竖梁通过焊接连接。

径向力加载装置是由液压缸、液压缸定位装置和垫梁组成，垫梁位于盾构管片外侧且与其接触；液压缸位于自平衡反力核心筒的外侧和盾构管片内侧；液压缸定位装置位于液压缸下方；液压缸定位装置与自平衡反力核心筒连接；液压缸通过圆钢连接自平衡反力核心筒和垫梁。

液压缸定位装置由液压缸托架及滑轨机构和液压缸旋转提升机构两部分组成， 滑轨由圆钢组成，连接在上环箍和中环箍或中环箍和下环箍上，是液压缸托架的滑动轨道；液压缸托架由滑动抓、底架和弧板组成，弧板直径与液压缸直径相等，拖住液压缸。四个滑动抓可在圆钢滑轨上自由滑动。

旋转提升机构由回转支撑、电机、变速箱、齿轮、工字钢挑梁及电动葫芦组成。回转支撑提供旋转提升机构的回转自由度和支撑反力（试验机使用具体型号查询有关国家标准）；电机、变速箱及齿轮提供旋转提升机构的回转动力；挑梁为电动葫芦径向移动和垂直提升提供反力支撑；电动葫芦是旋转提升机构的提升工作机构；旋转提升机构位于上覆板上，通过电动葫芦与液压缸连接。

反力核心筒竖梁为钢包混凝土结构，核心筒竖梁组合结构由12根竖梁绕轴心按30度角排列组合而成，

 竖梁的数量为12根。

上覆板为承重钢板，用于为油缸回旋提升子系统提供工作平台。

上环箍、中环箍和下环箍由两层切割成梯形的30号工字钢焊接而成。

自平衡反力核心筒的横截面形状为一个内接于一个圆的正十二边形，圆的半径为598mm。

径向力加载装置包括两个或两个以上的径向设置的液压缸和液压缸定位装置。

径向力加载装置包括十二个径向设置的液压缸和液压缸定位装置。

本发明的盾构管片试验机包括如上所述的盾构管片试验机加载系统。

下环箍以角焊缝形式焊接至所述盾构管片的试验机底座。

本发明的积极效果如下：

本发明的盾构管片试验机加载系统以自平衡反力核心筒来代替反力墙承受反力，具有下述优点：占地面积小、成本低、应用范围广（可适用于任何内径大于自平衡反力核心筒外径的盾构管片环）、在所述自平衡反力核心筒可以进行油路和管线的布置、能够实现不平衡加载。

附图说明

图1是本发明的盾构管片试验机加载系统的示意图。

图2是本发明的盾构管片试验机加载系统中的自平衡反力核心筒的示意图。

图3是本发明的盾构管片试验机加载系统中的自平衡反力核心筒的多根竖梁的俯视示意图。

图4是本发明的盾构管片试验机加载系统中的自平衡反力核心筒的环箍的俯视示意图。

1上覆板、2中环箍、3竖梁、4垫梁、5盾构管片、6液压缸、7下环箍、8上环箍、9液压缸定位装置、100自平衡反力核心筒、200径向力加载装置。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、  “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1是根据本发明的盾构管片试验机加载系统的示意图。图1所示的盾构管片试验机加载系统包括：自平衡反力核心筒100和多个液压缸6。液压缸6水平径向延伸。液压缸6设置在自平衡反力核心筒的外侧，且位于盾构管片5所组装的环之间。液压缸6的数量可以根据需要设置。

液压缸6用作径向力加载装置，用于对盾构管片5加载。在图1所示的实施例中，液压缸6通过垫梁4对盾构管片5施加径向向内（图中为向左）的径向力。可以理解的是，液压缸6还可以对盾构管片5施加径向向外的径向力，此时，垫梁应设置在盾构管片5的径向内侧。

图2是图1所示盾构管片试验机加载系统中的自平衡反力核心筒的示意图。图3是图2所示自平衡反力核心筒的多根竖梁的俯视示意图。图4是图2所示自平衡反力核心筒的环箍的俯视示意图。

自平衡反力核心筒的作用主要如下：

1、提供液压油缸支反力；

2、提供液压油缸竖向滑动和定位平台；以及

3、为油路系统及液压控制硬件提供放置空间。

因此，自平衡反力核心筒的高度尺寸应满足试验机液压油缸施力尺寸设计要求，内外径设计应满足液压控制系统硬件放置及实验操作所需空间设计要求。

图2所示的反力核心筒采用钢筋混凝土竖梁组成的束筒空腹式结构，并在竖梁束筒上中下三个位置设置三层工字钢环箍固定，能够承受较大的施加于筒体的径向平衡力作用。具体而言，所述自平衡反力核心筒包括：上覆板1，十二根竖梁3及三个环箍。其中，所述上覆板和三个环箍焊接至所述竖梁。

上覆板1位于所述核心筒的顶部处。有利的是，所述上覆板为承重钢板（例如中厚承重钢板，如厚度在8-12毫米，更具体地，设置为10毫米），用于为油缸回旋提升子系统提供工作平台。

十二根竖梁具有相同的形状与尺寸，并且沿着一个圆周间隔排列。所述竖梁的数量不限于12根，也可以为其他适当的数量（例如10根、6根、18根等等）。所述十二根竖梁的排列使得所述自平衡反力核心筒的横截面形状为一个内接于一个圆的正多边形。优选的是，所述圆的半径为598mm，所述正多边形为十二边形。

三个环箍3分别为上环箍、中环箍以及下环箍。所述上环箍设置在所述多根竖梁的圆周外侧的上部处。所述上环箍设置在所述多根竖梁的圆周外侧的中部处。所述上环箍设置在所述多根竖梁的圆周外侧的下部。

有利的是，所述环箍由切割成梯形工字钢焊接而成。为了提高强度，所述由两层切割成梯形的30号工字钢焊接而成。

本发明还提供一种盾构管片试验机，所述盾构管片试验机包括如上所述的盾构管片试验机加载系统。

优选地，所述下环箍以角焊缝形式焊接至所述盾构管片的试验机底座。

本发明的自平衡反力核心筒采用上中下三个环箍，有效地提高了整个自平衡反力核心筒的强度，尤其提高了承受径向平衡力的能力。

本发明的盾构管片试验机加载系统以自平衡反力核心筒来代替反力墙承受反力，具有下述优点：占地面积小、成本低、应用范围广（可适用于任何内径大于自平衡反力核心筒外径的盾构管片环）、在所述自平衡反力核心筒可以进行油路和管线的布置、能够实现不平衡加载。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。