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申请/专利权人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司;西南交通大学

摘要：本发明公开了一种盾构管片力学加载装置及加载方法,装置包括反力架系统、加载系统以及可调节滑动支撑装置；所述反力架系统内具有供环状的试验管片安置的试验区，所述加载系统由若干个加载点组成，每个加载点均设置有三个加载模块；所述加载模块的其中一端安装在所述反力架系统上；加载模块的另一端与传力木垫固接，并通过传力木垫将荷载传递作用于所述的试验管片上。本发明可以实现管片结构在主动荷载及被动抗力下的结构变形受荷研究，针对不同尺寸的隧道管片，可灵活调节反力架系统，同时可调节滑动支撑装置适应不同试验管片的厚度，满足支撑和自由变形的目的。

主权项：1.一种盾构管片力学加载装置，其特征在于，所述装置包括反力架系统（1）、加载系统以及可调节滑动支撑装置（3）；所述反力架系统（1）内具有供环状的试验管片（2）安置的试验区，所述加载系统由若干个加载点组成，每个加载点均设置有三个加载模块（4）；所述加载模块（4）的其中一端安装在所述反力架系统（1）上；加载模块（4）的另一端与传力木垫（14）固接，并通过传力木垫将荷载传递作用于所述的试验管片（2）上；所述的反力架系统（1）由内外两层桁架构成，内外桁架均由若干转角桁架（5）上下连接和若干延长桁架（6）上下连接而成；所述的延长桁架（6）上设置有延长桁架支撑杆（9）和竖向桁架支撑杆（20）；所述的延长桁架支撑杆（9）用于连接内外桁架，所述的竖向桁架支撑杆（20）用于连接上下桁架；所述的延长桁架支撑杆（9）和竖向桁架支撑杆（20）均为三根呈一定角度的连杆与支撑座（10）焊接而成；所述的一定角度为35～50度；所述的延长桁架支撑杆（9）通过焊接的方式连接内外桁架；所述的竖向桁架支撑杆（20）是通过加固螺栓（8）穿过支撑座（10）的预留孔并与加固螺帽（7）螺纹连接的方式连接上下桁架；所述转角桁架（5）和延长桁架（6）的两端均设置有连接隔板11，加固螺栓8穿过连接隔板（11）的预留孔并通过加固螺帽（7）将转角桁架（5）与延长桁架（6）进行螺纹连接；所述的加载模块（4）包括千斤顶（12）、千斤顶支撑杆（13）、抗力弹簧（15）、抗力弹簧前板（18）和抗力弹簧后板（19）；所述千斤顶穿过内层转角桁架（5）上预留的千斤顶孔口（27），并通过千斤顶端部的千斤顶支撑杆（13）提供反力支撑，所述千斤顶支撑杆（13）通过焊接的方式与外层的转角桁架进行固定；所述的抗力弹簧（15）布设于千斤顶（12）的另一端，利用所述的抗力弹簧前板（18）和所述的抗力弹簧后板（19）将其夹持，并通过临时固定螺栓（16）和临时固定螺帽（17）固定；所述的抗力弹簧前板（18）与传力木垫（14）固接；所述的可调节滑动支撑装置（3）包括滚轮（21）、支撑装置底座（22）、减摩垫（23）和夹持装置；所述夹持装置由伸缩弹簧（26）以及伸缩弹簧（26）左右两端部连接的L型夹座Ⅰ（24）和L型夹座Ⅱ（25）组成，通过拉压伸缩弹簧（26）对试验管片（2）进行固定夹持；所述的滚轮（21）安装在支撑装置底座（22）下方；所述的减摩垫（23）位于支撑装置底座（22）和夹持装置之间，用于减少因管片变形带来的额外侧面摩阻力的影响；所述盾构管片力学加载装置的加载方法，包括如下步骤：步骤S1：安装反力架系统（1）：根据实际试验管片（2）的尺寸规格，选择合适数量的延长桁架（6），通过加固螺栓（8）和加固螺帽（7）锁紧连接隔板（11），使内外两层的转角桁架（5）和延长桁架（6）连接固定；内外桁架之间通过延长桁架支撑杆（9）和支撑座（10）连接固定；按相同方式重复安装其他层桁架，每层的上下桁架之间通过竖向桁架支撑杆（20）和加固螺栓（8）固定连接，完成反力架系统的安装；步骤S2：将可调节滑动支撑装置（3）均匀布设在试验管片底部，并通过拉压伸缩弹簧（26）对试验管片（2）进行固定夹持；步骤S3：将试验管片安置在反力架系统内，并与反力架系统同心；步骤S4：将抗力弹簧（15）压缩，并利用抗力弹簧前板（18）和抗力弹簧后板（19）将其夹持，并通过临时固定螺栓（16）和临时固定螺帽（17）锁紧固定；步骤S5：将抗力弹簧后板（19）与千斤顶（12）前端连接固定；步骤S6：千斤顶（12）穿过千斤顶孔口（27），利用焊接方式安装千斤顶支撑杆（13）与外层的转角桁架进行固定；步骤S7：将传力木垫（14）放置在试验管片（2）和抗力弹簧前板（18）之间；步骤S8：千斤顶施加荷载于试验管片上，达到预定目标荷载；步骤S9：解除临时固定螺帽（17），抗力弹簧（15）根据试验管片（2）变形提供额外被动抗力；步骤S10：通过监测抗力弹簧前板（18）和抗力弹簧后板（19）之间的距离，获取被动抗力的数值和管片的变形情况。

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