CN220960528U - 用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置，包括试验机架、上接头构件、下接头构件、竖向千斤顶、上铰支座、下铰支座、横向作动器、上夹具、下夹具和连接铰链，上接头构件位于下接头构件的正上方，竖向千斤顶位于上接头构件的正上方，上夹具安装在上接头构件的下端外围并夹持住上接头构件，下夹具安装在下接头构件的上端外围并夹持住下接头构件，横向作动器的横向作动头与“匚”形连杆的中部连接，“匚”形连杆的两个端部分别通过两个连接铰链与上夹具和下夹具连接。本实用新型能够比较逼真地模拟地震等振动环境，并可以根据需要调节加载参数，获得良好的盾构管片接头抗震试验效果。

Description

用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置

技术领域

本实用新型涉及一种盾构管片接头荷载加载装置，尤其涉及一种用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置。

背景技术

由于盾构隧道施工环境复杂多变，受到技术条件的制约，运营期间的衬砌结构要承受来自土压力、水压力、地面荷载、地下水位变化、列车冲击、地震等多种外力的作用，这些外力会改变衬砌结构的应力状态，导致衬砌结构出现混凝土脱落、接缝渗漏、管片裂缝、接缝错台和张开等不同程度的损伤。特别是在地震荷载下，管片接头会出现一个往复运动，需要探究接头在此荷载作用下的一个力学性能是非常必要的。

目前，关于管片接头的静力研究较多，一般通过液压机持续地施加不同大小的荷载直至试件破环，但由于在地震作用下，结构所受的荷载是一个具有频率的荷载，液压机只能控制其单方向荷载的大小，即使是两边各放置一个液压机，也难以实现对力的频率进行控制，难以模拟出地震震动荷载。

管片接头的传统动力研究中，以作动器作为往复动力的往复荷载加载装置是较为先进的试验装置，比如，专利申请号为“201911317205.1”、名称为“一种三向加载的管片接头力学性能试验装置”的发明申请，其主反力框架的横梁中间装有竖向作动器，一侧竖梁下部装有水平向作动器，主反力框架与竖向作动器、水平向作动器共同组成两向加载自平衡结构，对管片接头试件施加竖向、水平向荷载；纵向反力支架通过平移装置与平移导轨底座连接，纵向反力支架内装有纵向作动器，纵向反力支架与纵向作动器共同组成纵向加载自平衡结构，对管片接头试件施加纵向荷载；竖向作动器，水平向作动器，纵向作动器分别可在竖向、水平向、纵向三个方向独立控制伸长或回缩，从而对管片接头试件施加竖向、水平向、纵向三个方向的荷载，或竖向、水平向两个方向的荷载，使得管片接头试件可以在要求的荷载及位移边界条件下做相应运动。

上述发明申请虽然能够从多个方向对管片接头施加能够往复运动的动力，但还存在如下缺陷：一方面，实际应用中，两个管片之间是在承受确定的静压力前提下还要承受其它外力，如地震产生的往复动力，所以该装置并不能模拟地震等情况对管片接头产生的影响；另一方面，该装置的作动器动力直接施加在管片上，而不是施加在管片接头处，对于管片接头的抗震试验效果作用不大。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置，包括试验机架、上接头构件和下接头构件，还包括竖向千斤顶、上铰支座、下铰支座、横向作动器、上夹具、下夹具和连接铰链，竖向的所述下接头构件通过所述下铰支座安装在所述试验机架的底部，竖向的所述上接头构件位于所述下接头构件的正上方，所述竖向千斤顶安装在所述试验机架的上部且位于所述上接头构件的正上方，所述上铰支座安装于所述竖向千斤顶的顶杆下端与上接头构件的上端之间，所述上夹具安装在所述上接头构件的下端外围并夹持住所述上接头构件，所述下夹具安装在所述下接头构件的上端外围并夹持住所述下接头构件，所述横向作动器通过铰座安装在所述试验机架的中部，所述横向作动器的横向作动头与“匚”形连杆的中部连接，所述“匚”形连杆的两个端部分别通过两个所述连接铰链与所述上夹具和所述下夹具连接。

作为优选，为了实现两个接头构件与横向作动器之间的活动连接并便于组装，所述上夹具包括两个竖向的上夹板和多个横向的上连接螺栓，两个所述上夹板分别位于所述上接头构件的下端一个方向的相对两侧，多个所述上连接螺栓分别位于所述上接头构件的下端另外方向的相对两侧，多个所述上连接螺栓的两端分别穿过两个所述上夹板上的对应通孔并通过螺母锁紧；所述下夹具包括两个竖向的下夹板和多个横向的下连接螺栓，两个所述下夹板分别位于所述下接头构件的上端一个方向的相对两侧，多个所述下连接螺栓分别位于所述下接头构件的上端另外方向的相对两侧，多个所述下连接螺栓的两端分别穿过两个所述下夹板上的对应通孔并通过螺母锁紧；每个所述连接铰链分别与同一侧的所述上连接螺栓和所述下连接螺栓连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在用于模拟盾构管片的两个接头构件之间施加静压力的同时对其接头处分别施加往复动力，而且通过铰链连接结构将往复动力分别传递给两个接头构件的连接端部，能够比较逼真地模拟地震等振动环境，并可以根据需要调节加载参数，如荷载大小、频率、幅值等，实现不同加载模式，获得良好的盾构管片接头抗震试验效果；还可以在接头位置安装应变片或位移计等传感器，可以实时测量接头构件的应变、位移、转角等参数，从而计算出接头构件的抗弯刚度、抗剪刚度、抗拉刚度、滞回曲线等指标，为管片接头的设计和优化提供参考。

附图说明

图1是本实用新型所述用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型所述用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置的主视结构示意图；

图3是本实用新型所述用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置的右视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-图3所示，本实用新型所述用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置包括试验机架1、上接头构件8、下接头构件17、竖向千斤顶5、上铰支座7、下铰支座18、横向作动器4、上夹具、下夹具和连接铰链10，竖向的下接头构件17通过下铰支座18安装在试验机架1的底部，竖向的上接头构件8位于下接头构件17的正上方，竖向千斤顶5安装在试验机架1的上部且位于上接头构件8的正上方，上铰支座7安装于竖向千斤顶5的顶杆下端与上接头构件8的上端之间，所述上夹具安装在上接头构件8的下端外围并夹持住上接头构件8，所述下夹具安装在下接头构件17的上端外围并夹持住下接头构件17，横向作动器4通过铰座3安装在试验机架1的中部，横向作动器4的横向作动头6与“匚”形连杆9的中部连接，“匚”形连杆9的两个端部分别通过两个连接铰链10与所述上夹具和所述下夹具连接。这里的连接铰链10的具体结构根据实际需要而定，只要能够满足可相对旋转的活动连接要求即可，比如图中的连接铰链10包括一个直连杆和两个连接片，每个连接片将两个上连接螺栓11或两个下连接螺栓12固定连接在一起，直连杆的中部通过销轴与“匚”形连杆9的其中一个端部旋转连接，直连杆的两端分别通过销轴与两个连接片旋转连接，这样就构成了连接铰链10。

作为优选，为了实现两个接头构件与横向作动器4之间的活动连接并便于组装，所述上夹具包括两个竖向的上夹板13和多个横向的上连接螺栓11，两个上夹板13分别位于上接头构件8的下端一个方向的相对两侧，多个上连接螺栓11分别位于上接头构件8的下端另外方向的相对两侧，多个上连接螺栓11的两端分别穿过两个上夹板13上的对应通孔并通过螺母锁紧；所述下夹具包括两个竖向的下夹板15和多个横向的下连接螺栓12，两个下夹板15分别位于下接头构件17的上端一个方向的相对两侧，多个下连接螺栓12分别位于下接头构件17的上端另外方向的相对两侧，多个下连接螺栓12的两端分别穿过两个下夹板15上的对应通孔并通过螺母锁紧；每个连接铰链10分别与同一侧的上连接螺栓11和下连接螺栓12连接。

图1-图3中还示出了设于试验机架1上并用于安装横向作动器4的作动器安装板2，设于上接头构件8的下端和下接头构件17的上端的防水缝14，设于上接头构件8的下部和下接头构件17的上部的螺栓手孔16，以及设于试验机架1上并用于安装下铰支座18的支座安装板19，均为常规适应性结构。

如图1-图3所示，使用时，先通过竖向千斤顶5对上接头构件8施加一个向下的静压力，再根据需要控制横向作动器4使其横向作动头6产生设定频率和幅度的往复振动，对两个上接头构件8和下接头构件17之间的接头处分别施加往复动力，而且通过“匚”形连杆9和两个连接铰链10将往复动力分别传递给两个上接头构件8和下接头构件17的连接端部，能够比较逼真地模拟地震等振动环境。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置，包括试验机架、上接头构件和下接头构件，其特征在于：还包括竖向千斤顶、上铰支座、下铰支座、横向作动器、上夹具、下夹具和连接铰链，竖向的所述下接头构件通过所述下铰支座安装在所述试验机架的底部，竖向的所述上接头构件位于所述下接头构件的正上方，所述竖向千斤顶安装在所述试验机架的上部且位于所述上接头构件的正上方，所述上铰支座安装于所述竖向千斤顶的顶杆下端与上接头构件的上端之间，所述上夹具安装在所述上接头构件的下端外围并夹持住所述上接头构件，所述下夹具安装在所述下接头构件的上端外围并夹持住所述下接头构件，所述横向作动器通过铰座安装在所述试验机架的中部，所述横向作动器的横向作动头与“匚”形连杆的中部连接，所述“匚”形连杆的两个端部分别通过两个所述连接铰链与所述上夹具和所述下夹具连接。

2.根据权利要求1所述的用于盾构管片接头抗震试验的往复荷载加载装置，其特征在于：所述上夹具包括两个竖向的上夹板和多个横向的上连接螺栓，两个所述上夹板分别位于所述上接头构件的下端一个方向的相对两侧，多个所述上连接螺栓分别位于所述上接头构件的下端另外方向的相对两侧，多个所述上连接螺栓的两端分别穿过两个所述上夹板上的对应通孔并通过螺母锁紧；所述下夹具包括两个竖向的下夹板和多个横向的下连接螺栓，两个所述下夹板分别位于所述下接头构件的上端一个方向的相对两侧，多个所述下连接螺栓分别位于所述下接头构件的上端另外方向的相对两侧，多个所述下连接螺栓的两端分别穿过两个所述下夹板上的对应通孔并通过螺母锁紧；每个所述连接铰链分别与同一侧的所述上连接螺栓和所述下连接螺栓连接。