(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210799754.2 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 周龙　沈奕　朱合华　朱梦琦　 闫鹏飞　 (74)专利代理 机构 上海德昭知识产权代理有限 公司 31204 专利代理师 陈龙梅 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能 试验装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种盾构衬砌纵缝压弯与拉 弯循环的力学性能试验装置， 包括： 试验 试件， 由 两块T形管片横向拼装而成， 其拼装位置为纵缝； 滚轴支座， 位于试验试件的下方， 用于支撑试验 试件； 压力部件， 位于试验试件左右两侧的外侧， 用于对试验试件施加压力荷载； 拉力部件， 位于 试验试件左右两侧的内侧， 用于对 试验试件施加 拉力荷载； 安装部件， 压力部件和拉力部件套设 在安装部件 上， 安装部件用于固定压力部件和拉 力部件。 该装置只需设置水平向加载千斤顶及水 平向反力框架， 无竖向加载千斤顶及竖向反力框 架， 相较于传统的试验装置具有一定的经济优 势。 且通过改变施加压力和拉力荷载千斤顶的加 载状态， 可实现盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的 力学性能试验。 权利要求书3页 说明书6页 附图8页 CN 115165568 A 2022.10.11 CN 115165568 A 1.一种盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验 装置， 其特 征在于， 包括： 试验试件， 由两块T形 管片横向拼装而成， 其 拼装位置为所述纵缝； 滚轴支座， 位于所述试验试件的下 方， 用于支撑所述试验试件； 压力部件， 位于所述试验试件左右两侧的外侧， 用于对所述试验试件施加压力荷载； 拉力部件， 位于所述试验试件左右两侧的内侧， 用于对所述试验试件施加拉力荷载； 以 及 安装部件， 所述压力部件和所述拉力部件套设在所述安装部件上， 所述安装部件用于 固定所述压力部件和所述拉力部件。 2.根据权利要求1所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 其中， 所述试验试件的制作过程 为： 将弧形管片设计浇筑成所述T形管片， 将两块所述T形管片拼装后形成所述试验试件， 两块所述T形 管片拼装的位置即为纵缝， 在将所述弧形 管片设计浇筑成所述T形 管片时， 所述纵缝的尺寸、 构造保持不变。 3.根据权利要求1所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 其中， 所述滚轴支座的数量 为两个， 分别位于所述试验试件的左右两端的下 方， 所述试验试件通过两个所述滚轴支座 放置于地面上。 4.根据权利要求1所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 其中， 所述压力部件 包括外侧千斤顶和外侧千斤顶后靠， 所述外侧千斤顶后靠的数量 为两个， 分别安装在所述试验试件左右两侧的外侧， 所述外侧千斤顶的数量为四个， 一个所述外侧千斤顶后靠上安装两个所述外侧千斤 顶， 并分别位于上下方， 另外一个所述外侧千斤顶后靠和两个所述外侧千斤顶的安装方式 一致， 四个所述外侧千斤顶向内对所述试验试件的两侧 施加压力， 从而对所述试验试件施加 压力荷载。 5.根据权利要求1所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 其中， 所述拉力部件 包括内侧千斤顶和内侧千斤顶后靠， 所述内侧千斤顶后靠的数量为 四个， 两个所述内侧千斤顶后靠安装在所述试验试件左 侧的内侧并分别位于上下方， 另外两个所述内侧千斤顶后靠安装在所述试验试件右侧的内 侧并分别位于上 下方， 所述内侧千斤顶的数量 为四个， 分别一 一对应地 安装在所述内侧千斤顶后靠上， 四个所述内侧千斤顶向外对所述试验试件的两侧 施加压力， 从而对所述试验试件施加 拉力荷载。 6.根据权利要求4或5所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特 征在于： 其中， 内侧千斤顶和外侧千斤顶的前端还安装有可自由转动的调平球头，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115165568 A 2所述调平球头用于防止加载过程中所述内侧千斤顶或所述外侧千斤顶对所述试验试 件产生赘余力。 7.根据权利要求1所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 其中， 所述 安装部件 包括全螺纹拉杆、 螺母以及套 筒， 所述螺母和套 筒可移动地套设在所述全螺纹拉杆 上， 内侧千斤顶后靠和外侧千斤顶后靠安装在所述套 筒上， 所述螺母用于固定所述内侧千斤顶后靠和所述外侧千斤顶后靠， 所述套筒用于防止所述内侧千斤顶后靠和所述外侧千斤顶后靠对所述全螺纹拉杆上 的螺纹造成损坏。 8.根据权利要求7所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 其中， 所述全螺纹拉杆的数量为 四根， 两根位于试验试件的上方， 另外两根位于试验试 件的下方， 均平行放置， 每一根所述全螺纹拉杆 上设置有四个所述套 筒和八个所述螺母， 两个所述螺母 对应一个所述套 筒， 两个所述螺母分别位于所述套 筒的两端， 两个所述外侧千斤顶后靠分别套设在四根所述全螺纹拉杆的两端， 两个所述内侧千斤顶后靠分别套设在上方的两根所述全螺纹拉杆的中部两侧， 另外两 个所述拉力千斤顶后靠分别套设在下 方的两根所述全螺纹拉杆的中部 两侧。 9.根据权利要求1所述的盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验装置， 其特征 在于： 所述盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性能试验 装置的安装步骤为： 步骤1， 将设有内螺纹的套筒和螺母拧在全螺纹拉杆上， 其中， 套筒拧放在外侧千斤顶 后靠或内侧千斤顶后靠与所述全螺纹拉杆的接触位置， 螺母拧放在套 筒两侧； 步骤2， 将全螺纹拉杆与安装有外侧千斤顶的外侧千斤顶后靠安装相连， 并拧紧所述外 侧千斤顶后靠 两侧的所有螺母； 步骤3， 将安装有内侧千斤顶的内侧千斤顶后靠安装在下部的两根全螺纹拉杆上， 并拧 紧内侧千斤顶后靠 两侧的所有螺母； 步骤4， 将试验试件通过滚轴支座 放置在地 面上； 步骤5， 将安装有内侧千斤顶的内侧千斤顶后靠安装在上部的两根全螺纹拉杆上， 并拧 紧内侧千斤顶后靠 两侧的所有螺母。 10.一种盾构衬砌纵缝压弯与拉弯循环的力学性 能试验方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤S1， 开展接缝压弯状态 的力学性能试验时， 安装于试验试件外侧的四个千斤顶对 试件施加压力荷载， 四个所述外侧千斤顶中， 上部两个千斤顶施加的荷载相同为N1， 下部两 个千斤顶施加的荷载相同为N2， 忽略试件结构的自重， 施加于纵缝的弯矩为N1·H1‑N2·H2， 轴力为N1+N2， 其中H1为上部的外侧千斤顶水平中轴线与试验试件水平 中轴线之间的高度， H2为下部的外侧千斤顶水平中轴线与试验试件水平中轴线之间的高度； 步骤S2， 开展接缝拉弯状态 的力学性能试验时， 安装于试件内侧的四个千斤顶对试件权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115165568 A 3