一种综合管廊预制管片接头力学加载试验系统及其方法与流程

1.本发明涉及综合管廊力学试验技术领域，尤其是涉及一种综合管廊预制管片接头力学加载试验系统及其方法。


背景技术：

2.目前综合管廊预制管片接头力学加载性能试验，采用电液伺服结构加载系统进行受力加载，但是受加载系统结构尺寸限制，试验管片高度受限；现有加载系统分担梁为平均荷载加力，测试环境要求集中荷载受力；不能准确表现试验管片接头受力传递形式，试验结果不准确。


技术实现要素：

3.针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种综合管廊预制管片接头力学加载试验系统及其方法，以达到能施加集中荷载，试验结果准确的目的。
4.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
5.一种综合管廊预制管片接头力学加载试验系统，包括：
6.基座，用于综合管廊预制管片接头放置定位；
7.加载试验框架，加载试验框架包括一对竖架和用于连接一对竖架顶端的顶部横架，竖架的内侧设有用于对综合管廊预制管片接头水平加载的水平加载作动器，顶部横架的下部设有用于对综合管廊预制管片接头竖直加载的竖直加载作动器；
8.水平加载梁和竖直加载梁，所述水平加载梁设在水平加载作动器内端上，竖直加载梁设在的竖直加载作动器上。
9.所述加载试验框架为门型框架结构。
10.所述水平加载作动器为相对设置的一对。
11.所述竖直加载梁包括竖直分担梁和竖直分配梁，竖直分担梁与竖直加载作动器的下部相连，竖直分配梁设在竖直分担梁下部上。
12.所述水平加载梁和竖直加载梁的加载端部均设有加载圆钢结构。
13.所述基座为台座或一对支撑台，台座上设有用于综合管廊预制管片接头下端插入的定位孔，一对支撑台对应综合管廊预制管片接头水平端部设置，支撑台顶面上设有支撑圆钢。
14.所述竖直分配梁为并排间隔设置的一对，一对竖直分配梁分别设在竖直分担梁的下部两侧，竖直分担梁的顶部中间位置与竖直加载作动器的下端相连，每个竖直分配梁的下端均设有圆钢。
15.一种综合管廊预制管片接头力学加载试验方法为综合管廊预制管片接头抗弯刚度试验方法，包括以下步骤：
16.s1：两综合管廊预制管片用螺栓连接后按照设计位置安放在支撑台上，布置好百分表、电阻应变片，水平移动竖直加载作动器，将中心线位置移动至接缝中心线；
17.s2：启动水平加载作动器，同时竖直作动器就位，按照加载等级水平向和竖直向同时施加荷载，并持荷2分钟；完成一个工况中的一次测试；
18.s3：重复s2步骤进行下一次测试，直至按试验设计加载等级完成加载，分别记录数据结果；
19.s4：水平加载作动器荷载不变，竖向作动器卸载，观察试块状态并调整位置，准备进行下一工况；
20.s5：重复步骤s1～s4，直至完成工况试验。
21.一种综合管廊预制管片接头力学加载试验方法为综合管廊预制管片接头抗剪强度试验方法，包括以下步骤：
22.s1：将综合管廊预制管片试块按照设计位置竖直安放在地面橡胶垫上，移动水平加载作动器，将中心线位置移动至接缝中心线位置；
23.s2：竖向加载作动器就位，施加竖向压力荷载固定综合管廊预制管片接头；
24.s3：启动水平加载作动器，水平向施加荷载，观察水平荷载变化，记录水平加载变化曲线，直至管片接头发生脆性破坏，终止加载；
25.s4：水平加载作动器卸载，完成一个工况中的一次测试；
26.s5：重复s3-s4步骤进行下一次测试，分别记录数据结果；
27.s6：水平加载作动器卸载，观察试块状态并调整位置，准备进行下一工况。
28.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
29.该综合管廊预制管片接头力学加载试验系统及其方法结构设计合理，基于多通道电液伺服结构加载系统，配置竖直荷载分担梁和水平横梁，受力传递形式能够表现试验工况内容，且能施加集中荷载，加载分配梁尺寸可调，试验高效以及结果准确。
附图说明
30.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
31.图1为本发明管片接头抗剪强度试验示意图。
32.图2为本发明管片接头抗弯强度试验示意图。
33.图3为本发明竖直分配梁结构示意图。
34.图中：
35.1.竖直加载作动器、2.竖直分担梁、3.竖直分配梁、4.竖直加载钢板、5.竖直加载圆钢、6.水平加载作动器、7.水平加载梁、8.水平加载圆钢、9.支撑圆钢、10.支撑台、11.综合管廊预制管片接头、12.加载试验框架、13.台座。
具体实施方式
36.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
37.如图1至图3所示，该综合管廊预制管片接头力学加载试验系统，包括基座、加载试验框架12、水平加载梁7和竖直加载梁；基座用于综合管廊预制管片接头11放置定位；加载试验框架包括一对竖架和用于连接一对竖架顶端的顶部横架，竖架的内侧设有用于对综合管廊预制管片接头水平加载的水平加载作动器6，顶部横架的下部设有用于对综合管廊预
制管片接头竖直加载的竖直加载作动器1；水平加载梁设在水平加载作动器内端上，竖直加载梁设在的竖直加载作动器上。
38.优选的，水平加载作动器和竖直加载作动器均为千斤顶，可移动调整位置设置；加载试验框架为门型框架结构，水平加载作动器和竖直加载作动器均设在门型框架结构内，结构紧凑。
39.水平加载作动器7为相对设置的一对，在进行管片接头抗弯刚度加载试验时，每个水平加载作动器对应管片接头的水平端部设置。
40.基座为台座13或一对支撑台10；在进行管片接头抗剪强度加载试验时，选用台座，台座上设有用于综合管廊预制管片接头下端插入的定位孔；在进行管片接头抗弯刚度加载试验时，优用支撑台，一对支撑台对应综合管廊预制管片接头水平端部设置，支撑台顶面上设有支撑圆钢9。
41.竖直加载梁包括竖直分担梁2和竖直分配梁3，竖直分担梁与竖直加载作动器的下部相连，竖直分配梁设在竖直分担梁下部上；进一步的，竖直分配梁为并排间隔设置的一对，一对竖直分配梁分别设在竖直分担梁的下部两侧，竖直分担梁的顶部中间位置与竖直加载作动器的下端相连，每个竖直分配梁的下端均设有圆钢，可实现施加集中荷载。
42.水平加载梁和竖直加载梁的加载端部均设有加载圆钢结构；水平加载梁和竖直加载梁均为型钢，制作简便；进一步的，水平加载部分，水平加载圆钢8通过框架结构设在水平加载梁内端上，竖直加载圆钢5通过竖直加载钢板4分别设在对应的竖直分配梁下端上，两个竖直加载圆钢的中间位置与两管片接头位置处对齐，试验结果准确。
43.本发明基于多通道电液伺服结构加载系统，配置竖直荷载分担梁和水平横梁，受力传递形式能够表现试验工况内容，且能施加集中荷载，加载分配梁尺寸可调，试验高效以及结果准确。
44.本发明的基于多通道加载系统，进行综合管廊预制管片接头抗弯刚度试验和管片接头抗剪强度试验。
45.管片接头抗弯试验的各试验工况中，竖向力由竖直加载作动器施加，通过竖直分配梁下圆钢作用于试件上，水平轴力则由水平向加载作动器同步施加。管片接头抗剪试验的各试验工况中，试件所受轴力由竖直向加载作动器施加荷载稳定后，由水平向加载作动器于上部试件的接头端水平横梁施加水平剪力。
46.加载系统分为轴力和竖向力加载结构，使用100t加载作动器在试件端头施加轴向力，加载中心位于接头纵缝接触面中心线上，千斤顶、管片、反力架构成自平衡加载系统。竖直加载点共设两个，距离接缝中心线400mm，一个500t加载作动器通过加载分配梁传至试件上形成线荷载，用来模拟水土压力、地层抗力、地面超载等荷载，反力通过反力架传至地槽提供。试验过程中，通过加载控制系统控制器实时获取荷载，同时辅以百分表和电阻应变计等量测措施。
47.本发明可以施加集中荷载，准确表现试验管片接头受力传递形式；通过型钢和圆钢焊接，便于加工；钢构件和螺栓均采用标准尺寸，便于安装；本发明综合管廊预制管片接头力学加载试验方法同样可适用于类似综合管廊管片、盾构管片等工程管片接头试验。
48.本发明综合管廊预制管片接头抗弯刚度试验方法，包括以下步骤：
49.s1：两综合管廊预制管片用螺栓连接后按照设计位置安放在支撑台上，布置好百
分表、电阻应变片，水平移动竖直加载作动器，将中心线位置移动至接缝中心线；
50.s2：启动水平加载作动器，同时竖直作动器就位，按照加载等级水平向和竖直向同时施加荷载，并持荷2分钟；完成一个工况中的一次测试；
51.s3：重复s2步骤进行下一次测试，直至按试验设计加载等级完成加载，分别记录数据结果；
52.s4：水平加载作动器荷载不变，竖向作动器卸载，观察试块状态并调整位置，准备进行下一工况；
53.s5：重复步骤s1～s4，直至完成工况试验。
54.本发明综合管廊预制管片接头抗剪强度试验方法，包括以下步骤：
55.s1：将综合管廊预制管片试块按照设计位置竖直安放在地面橡胶垫上，移动水平加载作动器，将中心线位置移动至接缝中心线位置；
56.s2：竖向加载作动器就位，施加竖向压力荷载固定综合管廊预制管片接头；
57.s3：启动水平加载作动器，水平向施加荷载，观察水平荷载变化，记录水平加载变化曲线，直至管片接头发生脆性破坏，终止加载；
58.s4：水平加载作动器卸载，完成一个工况中的一次测试；
59.s5：重复s3-s4步骤进行下一次测试，分别记录数据结果；
60.s6：水平加载作动器卸载，观察试块状态并调整位置，准备进行下一工况。
61.本发明具有较大的实用性和经济性；通过多通道加载系统对进行试验管片接头进行受力加载，能准确表现管片接头受力传递形式，准确反馈试验工况信息；且通过应用该分配梁和加载圆钢结构，以较低的成本投入，便出色完成了试验任务，取得了良好的经济效益。
62.上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。
63.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。