專利名稱：一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)隧道作為一種特殊的地下構(gòu)筑物其主體結(jié)構(gòu)是由管片構(gòu)成。管片之間通過環(huán)向螺栓連接成管片環(huán)，管片環(huán)之間通過縱向螺栓連接成隧道結(jié)構(gòu)。由于是采用管片拼裝的方式組成隧道襯砌結(jié)構(gòu)，管片之間和管片環(huán)之間存在大量的縱縫與環(huán)縫。因此隧道出現(xiàn)滲漏的情況較為常見，盾構(gòu)隧道一般修建于富含地下水的軟土之中，隧道發(fā)生滲漏以后引起周圍水土流失，從而導(dǎo)致隧道周圍水土壓力變化和隧道不均勻沉降，對隧道結(jié)構(gòu)的安全性構(gòu)成極大的威脅。管片作為隧道的永久結(jié)構(gòu)，其造價大約占到整個隧道工程造價的309Γ40%，對隧道長期穩(wěn)定和安全運(yùn)行也起到了至關(guān)重要的作用。因此，管片接縫的防水性 能直接關(guān)系到隧道工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。目前，盾構(gòu)法施工隧道密封防水材料主要以管片接縫EPDM (三元乙丙橡膠)彈性密封墊、遇水膨脹密封墊、螺栓孔密封墊和內(nèi)側(cè)嵌縫膩?zhàn)拥炔牧辖M成。密封墊本身的防水性能高低直接決定了管片接縫的防水性能好壞。因此彈性密封墊的設(shè)計是盾構(gòu)隧道防水設(shè)計中的重要組成部分。目前，對彈性密封墊的防水能力測試一般都通過防水性能試驗進(jìn)行確定。對于盾構(gòu)隧道管片接縫的防水能力試驗，國內(nèi)外均有所開展，但試驗的形式主要為一字縫防水試驗。對于盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)中普遍存在的T字縫和十字縫的防水能力的試驗方法和試驗設(shè)備較少，并且往往結(jié)構(gòu)簡單，功能單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其能夠進(jìn)行盾構(gòu)隧道各種管片接縫形式的防水能力試驗。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括自平衡框架系子系統(tǒng)、荷載與變形控制子系統(tǒng)、試件運(yùn)送子系統(tǒng)、操作子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；平衡框架系子系統(tǒng)和荷載與變形控制子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，平衡框架系子系統(tǒng)和試件運(yùn)送子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和操作子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接。所述的自平衡框架系子系統(tǒng)為構(gòu)成平衡框架結(jié)構(gòu)的主框架，其中主框架進(jìn)一步包括框架頂梁、框架底梁、左框架立柱和右框架立柱；框架頂梁分別與框架底梁和左框架立柱以螺栓進(jìn)行連接，框架底梁分別與左框架立柱和右框架立柱以螺栓進(jìn)行連接；框架底梁位于自平衡框架系子系統(tǒng)的最下部，緊貼地面；左框架立柱位于框架底梁左側(cè)；右框架立柱位于框架底梁右側(cè)；框架頂梁位于自平衡框架系子系統(tǒng)的最上部。所述的荷載與變形控制子系統(tǒng)包括X向荷載與變形控制子系統(tǒng)、Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)，X向荷載與變形控制子系統(tǒng)、Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)由計算機(jī)調(diào)控的千斤頂控制；Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)為豎直方向，X向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)為水平面內(nèi)相互垂直的兩個方向。所述的X向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括兩個X向加載作動器、兩個X向上層調(diào)節(jié)墊塊、兩個X向上層調(diào)節(jié)螺栓、兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊、兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓、兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊和兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓；兩個X向加載作動器分別和兩個X向上層調(diào)節(jié)墊塊中心正對，兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊分別與兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊中心正對；χ向加載作動器、X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊和X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓分別用螺栓固定位于左框架立柱上，X向上層調(diào)節(jié)墊塊、X向上層調(diào)節(jié)螺栓、X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊和X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓分別用螺栓固定位于右框架立柱上。所述的Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括兩個Y向加載作動器和試件底座；兩個Y 向加載作動器分別位于試件底座中心線正上方，Y向加載作動器用螺栓聯(lián)接位于框架頂梁上，試件底座擱置位于框架底梁(放置，無連接)上。所述的Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括Z向加載框架前立柱、Z向加載框架后立柱、兩個Z向加載上拉桿、兩個Z向加載下拉桿、兩個Z向加載作動器、Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊、第一 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓、Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊和第二 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓；兩個Z向加載上拉桿和兩個Z向加載下拉桿分別固定位于Z向加載框架前立柱和Z向加載框架后立柱的四個角點(diǎn)上，兩個Z向加載作動器分別與Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊和Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊中心正對；Z向加載作動器用螺栓固定位于Z向加載框架前立柱上，Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊、第一 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓、Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊和第二Z向加載調(diào)節(jié)螺栓用螺栓固定位于Z向加載框架后立柱上。所述的X向加載作動器、Y向加載作動器、Z向加載作動器上均設(shè)置有負(fù)荷傳感器和位移傳感器；χ向加載作動器、Y向加載作動器、Z向加載作動器的加載頭部設(shè)置有球鉸。所述的試件運(yùn)送子系統(tǒng)包括試件底座、4個滾輪、軌道和高度調(diào)節(jié)油缸；4個滾輪安裝位于試件底座上，軌道焊接在主框架的框架底梁上，高度調(diào)節(jié)油缸固定位于地面的四個支座上。所述的操作子系統(tǒng)包括計算機(jī)和電液加載控制器，計算機(jī)和電液加載控制器通過導(dǎo)線相連。所述的電液加載控制器通過電液伺服閥來控制X向加載作動器、Y向加載作動器、Z向加載作動器、高度調(diào)節(jié)油缸的動作。所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括上位計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和傳感器，上位計算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集器與傳感器通過導(dǎo)線連接；傳感器置于試驗混凝土試件表面及千斤頂內(nèi)部。所述的Y向加載作動器為2個，且每個作動器可獨(dú)立加卸載。所述的X向加載作動器為I個。所述的Z向加載作動器為2個，且每個作動器可獨(dú)立加卸載。所述的X向上層調(diào)節(jié)墊塊、X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊、X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊、Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊和Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊通過調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)節(jié)伸縮量，用于控制接縫的張開量或錯動量。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果I、本發(fā)明通過荷載與變形控制子系統(tǒng)的不同組合可完成盾構(gòu)隧道管片一字縫、T字縫和十字縫的防水能力試驗。2、本發(fā)明能進(jìn)行試件的三向同步或異步加載，模擬接縫的實(shí)際受力與變形情況。3、本發(fā)明控制系統(tǒng)有位移加載與力加載兩種方式,對于各個方向的加載作動器可分別控制，滿足各種加載工況要求。4、本發(fā)明借助于程序控制和自動數(shù)據(jù)采集技術(shù)，提高了工作效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。5、本發(fā)明加載控制子系統(tǒng)采用伺服控制，可完成多通道異步階梯加載和負(fù)荷保持。6、本發(fā)明自動采集試驗力和垂向作動器的活塞位移，記錄試驗曲線，并可以用通信方式或模擬輸出方式輸出上述試驗數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。


圖I為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為沿圖I中B-B線的剖視圖。圖3為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)的荷載與變形控制子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管 片接縫一字縫防水能力試驗示意圖。圖5為沿圖4中A-A線的剖視圖。圖6為沿圖4中B-B線的剖視圖。圖7為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管片接縫T字縫防水能力試驗示意圖。圖8為沿圖7中A-A線的剖視圖。圖9為沿圖7中B-B線的剖視圖。圖10為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管片接縫十字縫防水能力試驗示意圖。圖11為沿圖10中A-A線的剖視圖。圖12為沿圖10中B-B線的剖視圖。其中1為主框架、2為框架頂梁、3為框架底梁、4為左框架立柱、5為右框架立柱、6為Z向加載框架前立柱、7為Z向加載框架后立柱,8為Z向加載上拉桿、9為Z向加載下拉桿、10為試件底座、11為X向加載作動器、12為Z向加載作動器、13為Y向加載作動器、14為高度調(diào)節(jié)油缸、15為滾輪、16為軌道、20為電液加載控制器、41為X向上層調(diào)節(jié)墊塊、42為X向上層調(diào)節(jié)螺栓、43為X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊、44為X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓、45為X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊、46為X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓、47為Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊、48為第一Z向加載調(diào)節(jié)螺栓、49為Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊、50為第二 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例I圖I為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為沿圖I中B-B線的剖視圖；圖3為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)的荷載與變形控制子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括自平衡框架系子系統(tǒng)、荷載與變形控制子系統(tǒng)、試件運(yùn)送子系統(tǒng)、操作子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；平衡框架系子系統(tǒng)和荷載與變形控制子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，平衡框架系子系統(tǒng)和試件運(yùn)送子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和操作子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接。
自平衡框架系子系統(tǒng)為構(gòu)成平衡框架結(jié)構(gòu)的主框架1，其中主框架I進(jìn)一步包括框架頂梁2、框架底梁3、左框架立柱4和右框架立柱5 ;框架頂梁2分別與框架底梁3和左框架立柱4以螺栓進(jìn)行連接，框架底梁3分別與左框架立柱4和右框架立柱5以螺栓進(jìn)行連接；框架底梁3位于自平衡框架系子系統(tǒng)的最下部，緊貼地面；左框架立柱4位于框架底梁3左側(cè)；右框架立柱5位于框架底梁3右側(cè)；框架頂梁2位于自平衡框架系子系統(tǒng)的最上部。荷載與變形控制子系統(tǒng)包括X向荷載與變形控制子系統(tǒng)、Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)，X向荷載與變形控制子系統(tǒng)、Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)由計算機(jī)調(diào)控的千斤頂控制；Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)為豎直方向，X向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)為水平面內(nèi)相互垂直的兩個方向。X向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括兩個X向加載作動器11兩個、兩個X向上層調(diào)節(jié)墊塊41、兩個X向上層調(diào)節(jié)螺栓42、兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊43、兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓44、兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊45和兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓46 ;兩個X向加載作動器11分別和兩個X向上層調(diào)節(jié)墊塊41中心正對，兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊43分別與兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊45中心正對；Χ向加載作動器11、X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊43和X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓44分別用螺栓固定位于左框架立柱4上，X向上層調(diào)節(jié)墊塊41、X向上層調(diào)節(jié)螺栓42、X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊45和X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓46分別用螺栓固定位于右框架立柱5上。Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括兩個Y向加載作動器13和試件底座10 ;兩個Y向加載作動器13分別位于試件底座10中心線正上方，Y向加載作動器13用螺栓聯(lián)接位于框架頂梁2上，試件底座10擱置位于框架底梁3 (放置，無連接)上。Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括Z向加載框架前立柱6、Ζ向加載框架后立柱7，兩個Z向加載上拉桿8、兩個Z向加載下拉桿9、兩個Z向加載作動器12、Ζ向加載上調(diào)節(jié)墊塊47、第一 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓48、Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊49和第二 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓50 ;兩個Z向加載上拉桿8和兩個Z向加載下拉桿9分別固定位于Z向加載框架前立柱6和Z向加載框架后立柱7的四個角點(diǎn)上，兩個Z向加載作動器12分別與Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊47和Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊49中心正對；Ζ向加載作動器12用螺栓固定位于Z向加載框架前立柱6上，Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊47、第一 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓48、Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊49和第二 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓50用螺栓固定位于Z向加載框架后立柱7上。試件運(yùn)送子系統(tǒng)包括試件底座10、4個滾輪15、軌道16和高度調(diào)節(jié)油缸14 ；4個滾輪15安裝位于試件底座10上，軌道16焊接在主框架I的框架底梁3上，高度調(diào)節(jié)油缸14固定位于地面的四個支座上。操作子系統(tǒng)包括計算機(jī)和電液加載控制器20，計算機(jī)和電液加載控制器20通過導(dǎo)線相連。電液加載控制器20通過電液伺服閥來控制X向加載作動器11、Y向加載作動器13、Z向加載作動器12、高度調(diào)節(jié)油缸14的動作。 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括上位計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和傳感器，上位計算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集器與傳感器通過導(dǎo)線連接；傳感器置于試驗混凝土試件表面及千斤頂內(nèi)部。Y向加載作動器13為2個，且每個作動器可獨(dú)立加卸載。X向加載作動器11為I個。Z向加載作動器12為2個，且每個作動器可獨(dú)立加卸載。X向上層調(diào)節(jié)墊塊41、X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊43、X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊45、Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊47和Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊49通過調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)節(jié)伸縮量，用于控制接縫的張開量或錯動量。X向加載作動器11、Y向加載作動器13、Z向加載作動器12上均設(shè)置有負(fù)荷傳感器和位移傳感器；x向加載作動器11、Y向加載作動器13、ζ向加載作動器12的加載頭部設(shè)置有球鉸。本系統(tǒng)主要可用于I、盾構(gòu)隧道管片接縫一字縫防水能力試驗，圖4為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管片接縫一字縫防水能力試驗示意圖；圖5為沿圖4中A-A線的剖視圖；圖6為沿圖4中B-B線的剖視圖。首先通過2個X向的作動器同步加載使待試驗的管片接縫處產(chǎn)生一個設(shè)定的錯動量，然后通過2個Y向的作動器同步加載，對上半塊試件作用一個可知可控的荷載，使上半塊和下半塊試件之間的接縫產(chǎn)生一個設(shè)定的變形量，通過水壓機(jī)向試件內(nèi)部注入帶壓力的水，即可測得在該錯動量與接縫張開量下的接縫防水性能。2、盾構(gòu)隧道管片接縫T字縫防水能力試驗，圖7為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管片接縫T字縫防水能力試驗示意圖；圖8為沿圖7中A-A線的剖視圖；圖9為沿圖7中B-B線的剖視圖。首先通過2個X向的作動器異步加載分別對左上半塊和右上半塊的試件施加錯動量，然后通過Z向作動器控制左上半塊試件與右上半塊試件之間接縫的張開量，接著通過Y向作動器控制左上半塊試件、右上半塊試件與下半塊試件之間的接縫張開量，通過水壓機(jī)向試件內(nèi)部注入帶壓力的水，即可測得在該錯動量與接縫張開量下的接縫防水性能。3、盾構(gòu)隧道管片接縫十字縫防水能力試驗，圖10為本發(fā)明三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管片接縫十字縫防水能力試驗示意圖；圖11為沿圖10中A-A線的剖視圖；圖12為沿圖10中B-B線的剖視圖。首先通過2個X向的作動器異步加載分別對左上半塊和右上半塊的試件施加錯動量，然后通過Z向作動器控制左上半塊試件與右上半塊試件之間接縫的張開量和左下半塊與右下半塊試件接縫的張開量，接著通過Y向作動器控制左上半塊試件、右上半塊試件與左下半塊與右下半塊試件之間的接縫張開量，通過水壓機(jī)向試件內(nèi)部注入帶壓力的水，即可測得在該錯動量與接縫張開量下的接縫防水性能。上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的 一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括自平衡框架系子系統(tǒng)、荷載與變形控制子系統(tǒng)、試件運(yùn)送子系統(tǒng)、操作子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；平衡框架系子系統(tǒng)和荷載與變形控制子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，平衡框架系子系統(tǒng)和試件運(yùn)送子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和操作子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的自平衡框架系子系統(tǒng)為構(gòu)成平衡框架結(jié)構(gòu)的主框架(1)，其中主框架(I)進(jìn)一步包括框架頂梁(2)、框架底梁(3)、左框架立柱(4)和右框架立柱(5);框架頂梁(2)分別與框架底梁(3)和左框架立柱(4)以螺栓進(jìn)行連接，框架底梁(3)分別與左框架立柱(4)和右框架立柱(5)以螺栓進(jìn)行連接；框架底梁(3)位于自平衡框架系子系統(tǒng)的最下部，緊貼地面；左框架立柱(4)位于框架底梁(3)左側(cè)；右框架立柱(5)位于框架底梁(3)右側(cè)；框架頂梁(2)位于自平衡框架系子系統(tǒng)的最上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的荷載與變形控制子系統(tǒng)包括X向荷載與變形控制子系統(tǒng)、Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)，X向荷載與變形控制子系統(tǒng)、Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)由計算機(jī)調(diào)控的千斤頂控制；Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)為豎直方向，X向荷載與變形控制子系統(tǒng)和Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)為水平面內(nèi)相互垂直的兩個方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的X向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括兩個X向加載作動器(11)、兩個X向上層調(diào)節(jié)墊塊(41)、兩個X向上層調(diào)節(jié)螺栓(42)、兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊(43)、兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓(44)、兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊(45)和兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓(46);兩個X向加載作動器(11)分別和兩個X向上層調(diào)節(jié)墊塊(41)中心正對，兩個X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊(43)分別與兩個X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊(45)中心正對；Χ向加載作動器(11)、X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)墊塊(43)和X向下層左側(cè)調(diào)節(jié)螺栓(44)分別用螺栓固定位于左框架立柱(4)上，X向上層調(diào)節(jié)墊塊(41)、X向上層調(diào)節(jié)螺栓(42)、X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)墊塊(45)和X向下層右側(cè)調(diào)節(jié)螺栓(46)分別用螺栓固定位于右框架立柱(5)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的Y向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括兩個Y向加載作動器(13)和試件底座(10);兩個Y向加載作動器(13)分別位于試件底座(10)中心線正上方，Y向加載作動器(13)用螺栓聯(lián)接位于框架頂梁(2 )上，試件底座(10 )擱置位于框架底梁(3 )上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的Z向荷載與變形控制子系統(tǒng)包括Z向加載框架前立柱(6)、Z向加載框架后立柱(7)、兩個Z向加載上拉桿(8)、兩個Z向加載下拉桿(9)、兩個Z向加載作動器(12)、Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊(47)、第一 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓(48)、Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊(49)和第二 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓(50);兩個Z向加載上拉桿(8)和兩個Z向加載下拉桿(9)分別固定位于Z向加載框架前立柱(6)和Z向加載框架后立柱(7)的四個角點(diǎn)上，兩個Z向加載作動器(12)分別與Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊(47)和Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊(49)中心正對；Ζ向加載作動器(12)用螺栓固定位于Z向加載框架前立柱(6)上,Z向加載上調(diào)節(jié)墊塊(47)、第一 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓(48)、Z向加載下調(diào)節(jié)墊塊(49)和第二 Z向加載調(diào)節(jié)螺栓(50)用螺栓固定位于Z向加載框架后立柱(7)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6任一所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的X向加載作動器(11)、Y向加載作動器(13)、Z向加載作動器(12)上均設(shè)置有負(fù)荷傳感器和位移傳感器；X向加載作動器(11)、Y向加載作動器(13)、Z向加載作動器(12)的加載頭部設(shè)置有球鉸。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的試件運(yùn)送子系統(tǒng)包括試件底座(10)、4個滾輪(15)、軌道(16)和高度調(diào)節(jié)油缸(14)；4個滾輪(15)安裝位于試件底座(10)上，軌道(16)焊接在主框架(I)的框架底梁(3)上，高度調(diào)節(jié)油缸(14)固定位于地面的四個支座上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的操作子系統(tǒng)包括計算機(jī)和電液加載控制器(20)，計算機(jī)和電液加載控制器(20)通過導(dǎo)線相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括上位計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和傳感器，上位計算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集器與傳感器通過導(dǎo)線連接；傳感器置于試驗混凝土試件表面及千斤頂內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種三向加載的盾構(gòu)隧道管片接縫防水能力試驗系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括自平衡框架系子系統(tǒng)、荷載與變形控制子系統(tǒng)、試件運(yùn)送子系統(tǒng)、操作子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；平衡框架系子系統(tǒng)和荷載與變形控制子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，平衡框架系子系統(tǒng)和試件運(yùn)送子系統(tǒng)以螺栓進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和操作子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接，荷載與變形控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以導(dǎo)線進(jìn)行連接。本發(fā)明通過荷載與變形控制子系統(tǒng)的不同組合可完成盾構(gòu)隧道管片一字縫、T字縫和十字縫的防水能力試驗。
文檔編號G01M3/36GK102778337SQ201210249899
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者丁文其, 彭益成, 沈碧偉, 肖冰峰, 趙偉, 趙明, 閆治國, 黃星程 申請人:同濟(jì)大學(xué)