一種盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭過火試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地下建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭 過火試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，火災(zāi)已成為對隧道營運安全構(gòu)成威脅的主要災(zāi)害之一。國內(nèi)外許多學(xué)者針 對隧道火災(zāi)進(jìn)行了許多試驗，有現(xiàn)場試驗、模型試驗以及基于數(shù)值模擬的試驗等。但目前來 說主要開展的是模型試驗和數(shù)值模擬。尤其對盾構(gòu)隧道，幾乎沒有開展過現(xiàn)場試驗。這是由 于開展現(xiàn)場試驗所得結(jié)果雖然具有較強的實用性和較高可靠性，但其操作復(fù)雜、成本投入 巨大。
[0003] 盾構(gòu)隧道的襯砌結(jié)構(gòu)是由預(yù)制管片通過螺栓拼裝構(gòu)成。目前尚未有文獻(xiàn)報道過對 盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭在火災(zāi)條件下性能變化的研究實驗。因此，需要一種新的測試盾構(gòu) 隧道管片襯砌接頭在火災(zāi)條件下性能變化的試驗方法，既避免操作過于復(fù)雜、成本巨大，又 具有較強的實用性和較高可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭過火試驗方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] -種盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭過火試驗方法，包括以下步驟：
[0007] 1)準(zhǔn)備過火用管片
[0008] 制作管片：制作第一管片4a和第二管片4b，在第一管片4a和第二管片4b中均預(yù)埋 高溫應(yīng)變片11和鋼筋計10;
[0009] 拼裝管片:將第一管片4a和第二管片4b的接頭5對齊，通過螺栓9將其拼接為整體； [0010]安裝溫度測試儀器和角度變形測試儀器:在接頭5附近、第一管片4a和/或第二管 片4b的中間截面處、以及螺栓9附近分別沿管片厚度方向布置若干溫度測點;所述溫度測試 儀器采用K型熱電偶;在第一管片4a和第二管片4b的外表面靠近接縫處安裝角度變形測試 儀器；
[0011] 2)搭建試驗平臺
[0012]在多功能火災(zāi)模擬試驗爐3上焊接反力架1，在反力架1上安裝可上下移動的活動 分配梁2,并設(shè)置液壓千斤頂作為試驗平臺加載系統(tǒng)；
[0013] 3)進(jìn)行過火實驗
[0014] 將步驟1)制得的管片安裝到步驟2)搭建的試驗平臺，定位，通過液壓千斤頂加壓， 開始點火，控制多功能火災(zāi)模擬試驗爐3按照所要模擬的火災(zāi)升溫規(guī)律進(jìn)行升溫，達(dá)到預(yù)設(shè) 時間、溫度后，熄滅爐火；
[0015] 在過火實驗中，通過高溫應(yīng)變計、鋼筋計10、溫度測試儀器以及角度變形測試儀器 持續(xù)對管片的力學(xué)性能、接頭變形參數(shù)以及溫度變化規(guī)律進(jìn)行檢測，通過對檢測結(jié)果進(jìn)行 分析來研究各類火災(zāi)對盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭性能的影響。
[0016] 本發(fā)明考慮到盾構(gòu)隧道的襯砌結(jié)構(gòu)是由預(yù)制管片通過螺栓拼裝構(gòu)成，將真實盾構(gòu) 隧道襯砌結(jié)構(gòu)模擬移至實驗室進(jìn)行原型火災(zāi)試驗，既能保證結(jié)果可靠性，還能簡化操作、節(jié) 省試驗成本。
[0017] 進(jìn)一步地，步驟1)中，根據(jù)火災(zāi)試驗所依托的實際盾構(gòu)隧道管片的外形和材料參 數(shù)，制作第一管片4a和第二管片4b。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟1)中，在第一管片4a和第二管片4b的外側(cè)鋼筋選取一根主筋布置 一個鋼筋計10;在內(nèi)側(cè)鋼筋選取兩根主筋，每根主筋布置一個高溫應(yīng)變片11。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟1)中，采用扭矩扳手拼裝管片。這樣，通過扭矩與緊固軸力的關(guān)系， 可以簡便的測算出螺栓的緊固軸力。這種間接測定螺栓緊固軸力的方式，避免了直接測定 難度大的問題。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟1)中，安裝溫度測試儀器的步驟如下：
[0021] 首先，在管片外表面的溫度測點位置打孔至預(yù)定深度，清除孔中的粉塵；
[0022]其次，向各孔中注入鋁粉；
[0023]之后，插入K型熱電偶；
[0024]最后，用水泥漿填充剩余孔隙。
[0025]這種安裝方式確保了各溫度測點處均具有良好的導(dǎo)熱。
[0026]進(jìn)一步地，步驟1)中，角度變形測試儀器的安裝及使用為:在第一管片4a和第二管 片4b的外表面靠近接縫處分別固定一根豎桿12a，12b，在兩根豎桿之間、不同高度處布置兩 個位移計13a，13b，通過測量豎桿水平間距的變化，計算出管片的張開角。這種測量方法簡 單、易操作且成本低。
[0027] 進(jìn)一步地，管片的張開角的計算方法為：
[0028] ALi = Li_I/i
[0029] Δ L2 = L2~L2
[0030]
[0031] 式中，Θ-管片的張開角，單位為弧度；
[0032] U，!/廣變形前、后位移計13a處兩測桿間距；
[0033] L2，l/2-變形前、后位移計13b處兩測桿間距；
[0034] D-位移計13a與13b的距離。
[0035] 進(jìn)一步地，步驟2)中，液壓千斤頂包括豎向液壓千斤頂6和橫向液壓千斤頂7。
[0036]進(jìn)一步地，步驟3)中第一管片4a和/或第二管片4b與橫向液壓千斤頂7之間設(shè)置鋼 質(zhì)三角墊塊8,鋼質(zhì)三角墊塊8可將橫向液壓千斤頂7的水平力轉(zhuǎn)成沿管片軸向的力。
[0037]本發(fā)明的有益效果如下：
[0038] 1、本方法較真實的模擬各種各樣的隧道火災(zāi)，能實現(xiàn)系統(tǒng)、科學(xué)地研究各類火災(zāi) 對盾構(gòu)隧道管片接頭性能的影響，為其防火設(shè)計、施工提供依據(jù)，保障隧道運營的安全。
[0039] 2、本方法在試驗過程中計入了管片自重對接頭性能的影響，能夠更加真實地模擬 盾構(gòu)隧道發(fā)生大火的場景，試驗結(jié)果更具有現(xiàn)實意義。
[0040] 3、本方法采用的多功能火災(zāi)模擬試驗爐，具有升溫過程可控，能夠較好的模擬隧 道火災(zāi)升溫速度快、達(dá)到的最高溫度高的特點;且整個升溫過程由程序自動控制，產(chǎn)生的溫 度場波動小，操作簡便、安全可靠，能夠準(zhǔn)確模擬真實火災(zāi)升溫過程，可以模擬各種各樣的 火災(zāi)類型，適用性廣。
【附圖說明】
[0041] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0042] 圖1是本發(fā)明的過火試驗裝置的正視示意圖。
[0043] 圖2是本發(fā)明的過火試驗裝置的俯視示意圖。
[0044] 圖3是本發(fā)明的拼裝管片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 圖4是本發(fā)明的溫度測點布置示意圖。
[0046] 圖5是本發(fā)明的角度變形測試儀器示意圖。
【具體實施方式】
[0047] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048] 實施例
[0049] 本實施例依托實際隧道為北京地下直徑線。管片外徑11.6m，內(nèi)徑10.5m，厚度 550mm，環(huán)寬1.8m，單塊管片重約10噸。
[0050] 圖1和圖2是本發(fā)明的過火試驗的裝置的示意圖。
[0051 ] -種盾構(gòu)隧道管片襯砌接頭過火試驗方法，包括以下步驟：
[0052] 1)準(zhǔn)備過火用管片
[0053]制作管片:根據(jù)實際管片的參數(shù)，制作第一管片4a和第二管片4b。在第一管片4a和 第二管片4b的外側(cè)鋼筋選取一根主筋布置一個振弦式鋼筋計10,在內(nèi)側(cè)鋼筋選取兩根主 筋，每根鋼筋布置一個高溫應(yīng)變片11，總共一個振弦式鋼筋計10和兩個高溫應(yīng)變片11分別 布置在三根主筋上(如圖3中所示）。