[實用新型]一種盾構(gòu)隧道管片襯砌非對稱開孔區(qū)加載裝置

有效

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN210953362U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 董新平;于少輝
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種盾構(gòu)隧道管片襯砌非對稱開孔區(qū)加載裝置，包括一個開孔區(qū)承載殼、承載殼與混凝土管片連接結(jié)構(gòu)、加載千斤頂及傳力柱、墊板、反力架等。該加載裝置布設于盾構(gòu)隧道混凝土管片襯砌局部開孔區(qū)，開孔區(qū)承載殼由楔形殼塊通過中間接頭連接而成，可以傳遞軸力和剪力，不能傳遞彎矩。該加載裝置簡化了對非對稱結(jié)構(gòu)的試驗加載系統(tǒng)；對局部開孔的非對稱隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)可以按照非開孔對稱完整結(jié)構(gòu)的加載方案進行增量加載，這樣，開孔后管片襯砌結(jié)構(gòu)的承載性能可直接和非開孔完整結(jié)構(gòu)進行比較和對比，使得不同加固設計方案的承載性能比較有統(tǒng)一的尺度，便于加固設計方案評價和加載試驗結(jié)果的利用和推廣。

技術(shù)領域

本實用新型屬于采用盾構(gòu)法施工的鐵路隧道、公路隧道、水工隧道等地下工程技術(shù)領域，具體涉及一種對非對稱局部開孔的盾構(gòu)隧道管片襯砌承載性能評價的加載裝置。

背景技術(shù)

因修建聯(lián)絡通道等原因，需要在已經(jīng)建設完成的盾構(gòu)隧道管片襯砌上局部破拆和開孔，由于盾構(gòu)隧道和聯(lián)絡通道交叉區(qū)域存在受力形式不利、應力集中、結(jié)構(gòu)安全度降低等問題，管片破拆、開孔以及聯(lián)絡通道掘進施工時安全風險高，容易出現(xiàn)聯(lián)絡通道坍塌、塌方、突涌以及管片裂損、滲漏水乃至區(qū)間隧道垮塌等嚴重事故，需要對盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)開孔后的承載特性進行評價。

盾構(gòu)隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)承載力評價方法主要有整環(huán)加載試驗(足尺試驗)和數(shù)值仿真。既有的整環(huán)足尺試驗多采用1+1+1環(huán)或0.5+1+0.5環(huán)，加載系統(tǒng)一般由液壓千斤頂及其反力裝置(支撐系統(tǒng))所組成。當前，無論是整環(huán)試驗，還是數(shù)值仿真分析中，加載系統(tǒng)和加載方式的設計，一般均使管片襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)對稱，同時，施加的外部荷載也始終保持對稱，其目的是使得隧道襯砌結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)等均處于自平衡狀態(tài)。但因聯(lián)絡通道修建時，管片破拆和開孔是在空間上是非對稱的，這樣就導致開孔后的隧道管片環(huán)在平面的兩個維度上均不對稱，也即，管片襯砌結(jié)構(gòu)在橫截面的上下、左右方向均不再對稱，常規(guī)的在開孔區(qū)不布設荷載的加載方法存在以下問題：(1)采用對稱加載的方法，則該方法不能使得結(jié)構(gòu)平衡，必須引入附加約束條件，使得原有完整結(jié)構(gòu)對稱加載所具有的荷載條件簡單明確的優(yōu)點喪失：(2)采用非對稱加載的方法，則試驗加載控制復雜化，對試驗精度和準確性的可靠性造成干擾；(3)引入約束條件或者加載復雜化，均會導致不確定因素的增多和加載條件的改變，使得對非開口區(qū)域所獲得的承載性結(jié)果不能和常規(guī)試驗結(jié)果進行直接的比較，試驗結(jié)果的可比性變差，不便于對試驗結(jié)果的判斷、評價以及推廣和應用。

實用新型內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述盾構(gòu)隧道管片襯砌在非對稱局部開孔后進行整環(huán)承載力評價加載試驗時所面臨的問題，提供了一種加載中可維持襯砌結(jié)構(gòu)和加載系統(tǒng)自平衡，不額外引入約束邊界，且便于開孔結(jié)構(gòu)和完整結(jié)構(gòu)有統(tǒng)一的量化評價尺度的加載技術(shù)和加載裝置。

本發(fā)明的目的可通過以下所述技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種盾構(gòu)隧道管片襯砌非對稱開孔區(qū)加載裝置，包括一個開孔區(qū)承載殼、承載殼與混凝土管片連接結(jié)構(gòu)、加載千斤頂及傳力柱、墊板、反力架等，開孔區(qū)承載殼由楔形殼塊通過中間接頭連接組成，開孔區(qū)承載殼通過承載殼與混凝土管片連接結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)隧道混凝土管片連接，承載殼與混凝土管片連接結(jié)構(gòu)包括開孔區(qū)承載殼上的兩個端接頭與設置于混凝土管片上的兩個接頭護板組成，傳力柱一端與設置于承載殼表面的墊板相連接，另一端連接加載千斤頂，千斤頂置于傳力柱和反力裝置之間。其特征在于：該加載裝置設置于混凝土管片開孔區(qū)域，開孔區(qū)承載殼由楔形的殼塊通過中間接頭連接而成，該承載殼承受殼外法向方向的壓力，結(jié)構(gòu)本身可以傳遞軸力，但沒有抗彎曲能力，不能傳遞彎矩，以定量評價開孔對整環(huán)管片襯砌承載性能的影響。

上述的開孔區(qū)承載殼的高度和尺寸形式可根據(jù)力學性能試驗的要求進行定制，在隧道管片襯砌整環(huán)加載破壞過程中，變形較小，常規(guī)加載試驗千斤頂即可滿足量程要求。

上述的承載殼的端接頭為半圓柱形，與上述的接頭護板中心的凹槽組成鉸接結(jié)構(gòu)，只能傳遞軸力和剪力，不能傳遞彎矩。

上述的接頭護板為特制鋼結(jié)構(gòu)，置于混凝土管片表面，可以防止因局部應力集中導致的混凝土管片開裂和破壞。