[發明專利]一種盾構管片縮尺模型實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110924586.0
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113640136A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 石鈺鋒;周宇航;張濤;唐檢軍;紀松巖;梁新歡;蔣亞龍;簡慶華
• 申請（專利權）人: 華東交通大學;南昌軌道交通集團有限公司;中鐵建大橋工程局集團第一工程有限公司;中冶一局建設工程有限公司
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N3/20;G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 黃攀

本發明提供一種盾構管片縮尺模型實驗裝置及實驗方法，其裝置包括盾構管片組件、第一連接組件以及第二連接組件；盾構管片組件包括多個管片鋼筋骨架，管片鋼筋骨架拼接成盾構管環；第一連接組件設置在相鄰兩個管片鋼筋骨架的拼接縱縫內，第一連接組件預埋在盾構管環內部，采用澆筑材料填充形成盾構管片預制件；第二連接組件包括兩組彈簧連接單元，兩組彈簧連接單元設置在盾構管片預制件的內側面和外側面，且設置在拼接縱縫處；每一彈簧連接單元包括兩個彈簧連接件，兩個彈簧連接件分別對稱設置在拼接縱縫兩側，其靠近拼接縱縫的端部相互連接。第一連接件和彈簧連接單元兩個獨立系統共同工作等效縮尺后的縱縫螺栓，提高對實際工程指導的可靠性。

技術領域

本發明涉及城市地鐵隧道施工技術領域，具體涉及一種盾構管片縮尺模型實驗裝置及實驗方法。

背景技術

截至2020年12月31日，我國(不含港澳臺)共有44個城市開通運營城市軌道交通線路233條，運營里程7545.5公里。其中95％以上的地鐵隧道管片為盾構管片，因此研究盾構管片在不同復雜地質條件下的力學特性行為尤為迫切。然而，地鐵盾構管片其質量、尺寸、承受荷載都非常大，采用原尺寸管片進行實驗及其困難，所以研究盾構管片的縮尺模型實驗十分有必要。

在盾構管片縮尺模型實驗中，需要對管片的各項指標進行符合設定相似比的縮小。綜合考慮縮尺實驗的便捷性、科學性與可行性，大部分盾構管片的縮尺相似比取為1：10，縮尺澆筑材料的原料包括石膏。進行盾構管片縮尺模型實驗的步驟如下：分別將盾構管片的尺寸、材料、鋼筋進行相似比1:10的縮尺，工作人員將鋼筋組裝、焊接制成弧形的管片鋼筋骨架，各個管片鋼筋骨架相應放入模具內，使相鄰盾構管片鋼筋骨架的矩形截面拼接成盾構管環，相鄰的盾構管片鋼筋縱縫連接處采用縱縫螺栓固定連接，最后將澆筑材料倒入模具內，靜置脫模、養護后制成盾構管片。

然而，現有的大部分盾構管片縮尺模型的縱縫螺栓縮尺沒有考慮，而由于這種對材料和結構的過度粗糙簡化，現有的盾構管片縮尺模型不能很好的模擬縮尺后的盾構管片，因此導致實驗時得到的實驗數據及結果存在較大偏差，這很大程度上影響了對實際工程指導的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提出一種盾構管片縮尺模型實驗裝置及實驗方法，解決現有的模型管片縱縫連接處的縱縫螺栓的縮尺不能很好模擬，影響對實際工程指導的可靠性的問題。

本發明提出一種盾構管片縮尺模型實驗裝置，包括盾構管片組件、多組第一連接組件以及多組第二連接組件；

所述盾構管片組件包括多個管片鋼筋骨架，所述多個管片鋼筋骨架依次拼接形成盾構管環；

所述第一連接組件設置在相鄰兩個所述管片鋼筋骨架的拼接縱縫內，所述第一連接組件包括兩個第一固定板和第一連接件，所述兩個第一固定板分別與相鄰兩個所述管片鋼筋骨架的拼接縱縫截面連接，所述第一連接件的兩端分別穿過所述兩個第一固定板，所述第一連接件與所述管片鋼筋骨架的弧度和彎曲方向相同；

多個所述第一連接組件預埋在所述盾構管環內部，再采用澆筑材料填充形成盾構管片預制件；

所述第二連接組件包括兩組彈簧連接單元，兩組所述彈簧連接單元分別設置在所述盾構管片預制件的內側面和外側面，且設置在相鄰兩個所述管片鋼筋骨架的拼接縱縫處，兩組所述彈簧連接單元與所述第一連接件平行且相對設置；

每一所述彈簧連接單元包括兩個彈簧連接件，所述兩個彈簧連接件分別對稱設置在所述拼接縱縫兩側，所述兩個彈簧連接件靠近所述拼接縱縫的端部相互連接。