综合管廊管节承载能力试验装置及使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种城市地下综合管廊管节承载能力试验领域，尤其是指城市地下综 合管廊管节承载能力试验装置及使用方法。
【背景技术】
[0002] 我国城市地下有给水、热力、燃气、电力、电信、雨水、污水等七大类管线近30种分 属不同部门管理，国家层面没有一个准确的管线综合图或数据库，导致单位施工各自为政， 难免出现管线"打架"、道路反复开挖等问题。最近，国家开始重视和全面开建城市地下综合 管廊建设，即将所有管线集中在地下综合管廊体里，日常巡检维护等都通过出入井在地下 完成，从而有效解决"马路拉链"问题，并能抵御管道侵蚀和抗震减灾，管线运行也更加安全 稳定。因此，地下综合管廊建设将改变过去城市建设"重地上，轻地下"的局面，标志着中国 城市建设发展方式的转变，开启了中国的"地下管线革命"，并将对城市发展、经济增长、百 姓生活等诸多方面产生深远而积极的影响。
[0003] 目前，城市地下综合管廊比较先进的建设方式是，预制标准的综合管廊管节、装配 式安装和管线引出口、通风口、投料口等非标准结构现浇施工。综合管廊管节属重要地下工 程，结构受力复杂，故在埋置地下前都需做承载力试验，以确保工程质量。现有的综合管廊 管节荷载试验方法可概括为两类：一是单纯地做垂直承载力试验；二是在实验室做垂直和 水平承载力试验，但水平承载力试验没有合理地模拟综合管廊管节的实际受力情况。上述 两类试验方法的缺陷均在一定程度上影响了综合管廊管节承载能力试验检测的准确性，进 而导致综合管廊管节的合理使用和结构安全。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、使用方便、方法合 理、数据可靠的综合管廊管节承载能力试验装置及使用方法。
[0005] 本发明的技术问题通过以下技术方案实现： 一种综合管廊管节承载能力试验装置，包括试验架和放置在试验架内的综合管廊管 节，所述的综合管廊管节顶部设有垂直承压板，在垂直承压板与试验架内顶面之间安装多 个垂直千斤顶，该多个垂直千斤顶共同推动垂直承压板作垂直移动，并带动垂直承压板施 加垂直试验荷载于综合管廊管节的顶面或脱离综合管廊管节的顶面而卸载退出试验；所述 的综合管廊管节两侧分别设有水平承压板，在每块水平承压板与试验架内侧面之间均安装 多个水平千斤顶，该多个水平千斤顶共同推动水平承压板作水平移动，并带动水平承压板 施加水平试验荷载于综合管廊管节的侧面或脱离综合管廊管节的侧面而卸载退出试验；所 述的垂直承压板与综合管廊管节的顶面之间、水平承压板与综合管廊管节的侧面之间、综 合管廊管节的底面与试验架的内底面之间均设有土工布。
[0006] 所述的综合管廊管节承载能力试验装置具有两个垂直试验荷载值和::找;个水平 试验荷载::两^值； 所述的两个垂直试验荷载I?值、及两个垂直试验荷载值之间的距离_和距 离:_y由设计确定，为左侧垂直试验荷载值至综合管廊管节隔板中心线的距离， Λ右侧垂直试验荷载值至综合管廊管节隔板中心线的距离； 所述的截:个水平试验荷载~值，其中:娜为正整数，所述的个水平试验荷载 由综合管廊管节埋置深度处土压力等效的方法确定，当综合管廊管节埋置处水平土压力 沿深度的分布值曲线为
；将综合管廊管节顶面至底面的 总高度等分为赚:段，每段的高度从综合管廊管节顶面开始计算，则各段水平土压力合力值 !等效作为试验荷载~值，g为1~哪:中的任一个正整数值，相应地·殺的水 平土压力合力作用点高度为^，/为1~雜中对应~值的一个正整数值，水平试 麵/U 值还需符合如下计算公式： 公式一、
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^ 一一综合管廊管节埋置在％~麵、，奴即〗 深度内的第 f段水平土压力的合力值(_)，f为1~·:中的任一个正整数值； kz 一一综合管廊管节第f段水平土压力合力值的作用点至综合管廊管节顶面之间的 距离(_磔），f为1~中对应的一个正整数值； %:一一地表或路面顶面至综合管廊管节顶面之间的距离(構）； n一一综合管廊管节顶面至底面的总高度(》); M· 一一地表或路面顶面至管廊管节埋置处沿深度变化的距离(《)，取值范围为:?~ /? + Ii之间； η一一综合管廊管节顶面至底面总高度等分的段数； ? 一一综合管廊管节埋置处土的容重(?ι^); k 一一综合管廊管节埋置处土侧压力系数(无量纲)，丨值除了与土体特性及密度 有关外，还与土体应力历史有关，并根据实际土体情况确定； 一一综合管廊管节埋置处水平土压力沿深度的分布值曲线，与综合 管廊管节埋置处的受力状态有关； 将以上计算得到值，i为1~·中的任一个正整数值，作为综合管廊管节每段 的水平试验荷载~值，模拟综合管廊管节埋置处水平土压力沿深度的分布曲线 M (y) ，一般综合管廊管节每段高度50~IOOcm能较好模拟综合管廊管节的实际受 力情况；同时分别要求垂直承压板和水平承压板的受压刚度小于综合管廊管节的垂直受压 刚度和水平受压刚度，以使垂直承压板和水平承压板受压时能足够变形而紧贴综合管廊管 节的外壁，特别是水平承压板的水平受压刚度比综合管廊管节的水平刚度小的情况下，能 够较好地模拟水平土压力沿深度的分布曲线 时(y)。
[0007] 所述的综合管廊管节是城市地下综合管廊预制标准管节，其断面为矩形或圆形或 圆拱形，内部设有单舱或双舱或多舱，该综合管廊管节由钢筋混凝土浇筑一体的顶板、两侧 腹板、底板和内部用于分隔舱室的隔板组成。
[0008] 所述的综合管廊管节受力时具有应力和应变的特征点，在特征点处需粘贴应变 片，并由计算机系统自动记录应变片数据，以计算出相应的应力；还需安装裂缝宽度检测仪 来检测综合管廊管节的特征点处的裂缝宽度，并由计算机系统自动记录裂缝宽度数据。
[0009] 所述的综合管廊管节的特征点是指综合管廊管节在荷载作用下能反映综合管廊 管节结构受力状况的点，综合管廊管节结构在设计阶段通过有限元软件计算得到，并确定 承载能力试验阶段必须检测的规定部位，其包括： A一一综合管廊管节隔板顶部的顶板顶面处； B、C一一综合管廊管节隔板两侧顶板底面处； D、 G-一综合管廊管节一半高度的腹板内侧面； E、 F-一综合管廊管节一半高度的隔板两侧； H、I一一综合管廊管节隔板两侧底板顶面处。
[0010] 所述的综合管廊管节承载能力试验检测得出各个特征点处的应力和记录的裂缝 宽度数据与设计荷载作用下的计算应力和裂缝宽度数据相比较，可得如下公式： 公式三、 公式四、 式中，
--试验荷载作用下的应力(:1??.:); .修-设计荷载作用下的计算应力(1?::); % 一一试验荷载作用下的裂缝宽度(:|^棟）； % 一一设计荷载作用下的计算裂缝宽度; πσ 一一试验荷载作用下的应力与设计荷载作用下的计算应力的比值； %-一试验荷载作用下的裂缝宽度与设计荷载作用下的计算裂缝宽度的比值； 说明综合管廊管节承载能力不小于设计要求的承载力，满足设计 要求，质量合格，可以交付使用；反之^，1和:_灸::?说明综合管廊管节承载能力比设 计要求的承载力小，不满足设计要求，质量不合格，不能交付使用。
[0011] 所述的垂直承压板底面设为与综合管廊管节顶面作吻合紧贴的弧面，垂直承压板 顶面设为供多个垂直千斤顶安装的平面；所述的水平承压板内侧面设为与综合管廊管节外 侧面作吻合紧贴的弧面，水平承压板外侧面设为供多个水平千斤顶安装的平面。
[0012] 所述的垂直承压板两侧分别设有垂直滑槽，该垂直承压板的两端分别滑移安装在 所述垂直滑槽内；所述的水平承压板两侧分别设有水平滑槽，该水平承压板的两端分别滑 移安装在所述水平滑槽内。
[0013] 所述的试验架是试验检测综合管廊管节承载力的试验装置骨架，由横梁、纵梁、立 柱和底梁板焊接而成的框架式结构，在框架式结构的内部形成供所述综合管廊管节安装的 试验空间，所述的底梁板底面设置多个移动轮。
[0014] -种综合管廊管节承载能力试验装置的使用方法，其包括如下步骤： 步骤一、制作横梁、纵梁、立柱、底梁板、移动轮、垂直承压板、垂直滑槽、水平承压板、水 平滑槽的各个部件，并对相关的部件进行电焊组合成套件，作除锈防锈处理后，再对相关部 件或套件进行组装成试验架； 步骤二、在底梁板上铺1~2层土工布，将综合管廊管节吊入