一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统

1.本发明属于盾构隧道管片接缝试验装置技术领域，具体涉及一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统。


背景技术：

2.近年来，随着经济的不断发展和地下空间的逐步开发，国内外投入运营的隧道数量迅速增加。隧道结构的灾害类型主要包括渐进性灾害-如变形、渗漏、损裂等和突发性灾害-如火灾、爆炸、地震等两大类。目前国内外在隧道结构方面的相关研究主要集中于隧道结构在爆炸、变形、火灾等单一突发灾害作用下的响应，而对于多种灾害耦合作用时隧道结构力学特性的相关研究尚不充分。由于隧道所处地域、气候、地质等条件及其自身的空间形态与运行状态复杂多变，隧道在长期运营或先发灾害中易出现薄弱环节，且薄弱环节多位于接缝位置，导致在后发灾害中隧道衬砌结构力学响应和破坏模式更加复杂。
3.国内外的火灾-爆炸事故案例表明，相比于单一的隧道火灾或爆炸事故，火灾高温和爆炸冲击的耦合作用，往往加剧衬砌混凝土力学性能的劣化，并导致严重的结构破坏与重大的人员伤亡。隧道内的火灾-爆炸事故会造成严重的后果，极大地威胁到隧道的安全运营。因此，有必要对隧道衬砌结构火灾-爆炸耦合作用下的力学性能展开研究。
4.隧道由于其结构狭长、空间狭小、通风条件差、受火温度高等特点，发生火灾后很难及时扑灭，往往造成极其严重的后果。如果隧道结构在受到爆炸作用之后还未修复时再受到火灾的作用，由于爆炸对隧道结构的损害，结构在后续火灾作用下的力学响应将更为复杂，且爆炸造成的隧道结构损伤也会对灭火救灾人员和附近群众的生命安全带来巨大的威胁。爆炸时还会产生冲击波，冲击波能将可燃物质抛散到高空和周围地区，还会破坏管片钢筋保护层，使钢筋外露，导致衬砌结构力学性能劣化。隧道内火灾和爆炸会严重损害隧道内人员的生命财产安全，对隧道内机电设施造成巨大伤害，火灾高温和爆炸冲击作用还会导致混凝土产生局部损伤以及力学性能退化，极大程度地降低隧道衬砌结构的承载能力。
5.盾构法施工隧道由于其施工环境适应能力强、对环境影响小以及施工安全、快速等诸多优点，得到了广泛的运用。由于盾构隧道的直径大、管片分块与接缝多、地层约束作用弱等特点，使得盾构隧道结构体系在火灾-爆炸等多灾害作用下的力学行为极其复杂，而大部分研究只考虑了火灾、爆炸等单一极端灾害作用对隧道结构的影响，难以为隧道在火灾-爆炸耦合作用下隧道结构设计提供指导。火灾-爆炸耦合作用下盾构隧道的力学响应特性及破坏模式的问题亟待解决。因此，对火灾-爆炸耦合作用下盾构衬砌结构的力学响应和破坏模式展开研究，深入揭示火灾-爆炸耦合作用下盾构隧道管片接缝以及衬砌结构体系的力学响应、变形特性以及破坏模式，对保障人民的生命财产安全以及盾构隧道的正常运营具有重要意义。
6.目前，对于火灾-爆炸耦合作用下盾构隧道的力学响应特性及破坏模式的探索，尚未有较为简单可靠的试验设备。本试验系统可良好模拟火灾-爆炸耦合作用场景，兼顾高温作用与爆炸冲击作用对盾构隧道管片接缝力学性能的影响，借助完善的控制程序和数据采
集技术，提供在火灾-爆炸耦合作用下对盾构隧道的力学响应特性及破坏模式进行探索的可行途径，具有重要的现实意义与学术价值。


技术实现要素：

7.鉴于上述针对隧道内部发生火灾-爆炸耦合作用的现有问题，本发明的目的是提供一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，以可以安全可靠、简单高效地开展针对盾构隧道管片接缝火灾-爆炸耦合作用的力学性能试验。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，包括：火灾热环境模拟单元、爆炸冲击模拟单元、隔热保护单元、旋转单元、加载单元及数据采集单元；
10.所述加载单元，包括固定于水平地面上的反力架，反力架内侧通过旋转单元安装有旋转框架，旋转框架可相对反力架转动，旋转框架内安装有火灾热环境模拟单元，旋转框架的两侧和顶部分别安装有横向加载千斤顶和竖向加载千斤顶，横向加载千斤顶抵在安装于旋转框架上的支座上，支座上放置有待测构件，通过竖向加载千斤顶和横向加载千斤顶对待测构件施加竖向和横向荷载；
11.所述火灾热环境模拟单元，包括加热炉以及安装于加热炉侧壁及底板上的电阻丝，加热炉的底板上安装有冲击杆套管；
12.所述爆炸冲击模拟单元为顶拱冲击装置或底拱冲击装置，顶拱冲击装置安装于水平地面上，底拱冲击装置安装于反力架上，顶拱冲击装置或底拱冲击装置与冲击杆套管可拆卸连接；
13.所述隔热保护单元包括活动隔热块、隔热纤维和隔热板，所述活动隔热块、隔热纤维、隔热板置于待测构件与加热炉的连接位置；
14.所述数据采集单元包括安装于加载单元上的竖向测力传感器和横向测力传感器、安装于加热炉上的温度传感器、安装于底拱冲击杆和顶拱冲击杆上的速度传感器、安装于待测构件上的构件参数测量传感器、安装于顶拱冲击装置上的压力传感器以及计算机。
15.所述反力架包括两个平行布置的立柱、安装于两个立柱顶部的顶梁以及安装于其中一个立柱内侧壁上的中悬梁。
16.所述旋转框架包括两根平行布置的框架立柱、安装于两根框架立柱顶部的横梁以及安装于两根框架立柱中部以及底部的四根悬臂梁。
17.所述旋转单元包括旋转锁和转轴，所述转轴一端与反力架立柱转动安装，另一端与旋转框架固定连接，转轴上下两侧对称安装有位于反力架和旋转框架之间的旋转锁，通过旋转锁锁定旋转框架。
18.所述顶拱冲击装置包括布置于水平地面上的氮气储存室，氮气储存室顶端与冲击杆回落缓冲装置一端螺纹连接，冲击杆回落缓冲装置另一端与冲击杆套管螺纹端连接，氮气储存室进气口通过管路与氮气瓶的气体出口连接。
19.所述冲击杆回落缓冲装置包括管体，管体内螺纹端与氮气储存室螺纹连接，外螺纹端与冲击杆套管螺纹连接，管体内设置有弹簧，弹簧顶部设置有顶拱冲击杆。
20.所述底拱冲击装置包括安装于中悬梁上的起重电机，起重电机上的钢丝绳穿过顶梁底部的滑轮且末端与底拱冲击杆连接，冲击杆套管加长管螺纹端与冲击杆套管内螺纹端
连接。
21.所述冲击杆套管外围、冲击杆套管加长管外围和冲击杆回落缓冲装置外围设有隔热层。
22.所述构件参数测量传感器由应变片、位移计、加速度计、测角仪及数字图像分析器组成。
23.所述竖向加载千斤顶与待测构件之间设有分载梁，所述分载梁包括两个与待测构件相接触的加载头以及一端与竖向加载千斤顶相连接且另一端与加载头连接的承载梁。
24.本发明的技术效果为：
25.本试验系统可良好模拟火灾-爆炸耦合作用场景，通过转轴改变方向，实现对顶拱盾构隧道管片接缝正弯矩加载和对底拱盾构隧道管片接缝负弯矩加载两种试验加载方式；对盾构隧道管片接缝的正弯矩加载和负弯矩加载，分别匹配了顶拱冲击装置和底拱冲击装置，以实现对隧道发生爆炸情况的良好模拟；由于对待测构件进行正弯矩加载和负弯矩加载模拟火灾环境时共用同一加热炉对待测构件内侧进行加热，加热方式采取电加热，以保证火灾热环境模拟单元试验装置的轻便简洁，以便于旋转框架的旋转；合理布置的隔热装置，既减缓了加热炉内的热量散失，又避免了加热炉外测试装置、加载装置受高温影响损失精度。同时，本试验系统也可以单独模拟火灾高温作用的场景、模拟火灾高温作用冷却后发生爆炸冲击作用的场景和爆炸冲击作用后发生火灾高温作用的场景；借助完善的控制程序和数据采集技术，大大提升了工作效率和试验数据的可靠性。本试验系统安全可靠、简单高效，能够满足针对盾构隧道管片接缝火灾-爆炸耦合作用下的力学性能试验的要求。
附图说明
26.图1是本发明实施例1盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统示意图；
27.图2是本发明图1的a-a向示意图；
28.图3是本发明实施例1火灾热环境模拟单元的组成示意图；
29.图4是本发明实施例1正弯矩加载时的顶拱冲击装置示意图；
30.图5是本发明实施例1正弯矩加载示意图；
31.图6是本发明冲击杆套管示意图；
32.图7是本发明实施例2负弯矩加载时的底拱冲击装置示意图；
33.图8是本发明实施例2负弯矩加载示意图。
34.1-旋转电机，2-电阻丝，3-加热炉，4-电磁单向阀，5-待测构件，6-压力传感器，7-氮气瓶，8-氮气储存室，9-冲击杆回落缓冲装置，10-冲击杆套管，11-顶拱冲击杆，12-冲击杆套管加长管，13-起重电机，14-底拱冲击杆，15-活动隔热块，16-隔热纤维，17-隔热板，18-加载承台，19-支座，21-转轴，22-旋转锁，24-竖向加载千斤顶，25-横向加载千斤顶，26-旋转框架，27-反力架，28-竖向测力传感器，29-横向测力传感器，30-温度传感器，31-凸起。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
36.实施例1
37.顶拱盾构隧道管片接缝力学性能试验
38.如图1至图6所示，一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，包括：火灾热环境模拟单元、爆炸冲击模拟单元、隔热保护单元、旋转单元、加载单元及数据采集单元；
39.所述加载单包括固定于水平地面上的反力架27，本实施例中反力架27包括两个平行布置的立柱、安装于两个立柱顶部的顶梁以及安装于其中一个立柱内侧壁上的中悬梁，中悬梁用于安装底拱冲击装置的起重电机13，本实施例中旋转框架26包括两根平行布置的框架立柱、安装于两根框架立柱顶部的横梁以及安装于两根框架立柱中部及底部的四根悬臂梁，位于中部的悬臂梁为加载承台18，位于底部的悬臂梁长度长于位于中部的悬臂梁的长度，位于底部的悬臂梁以及位于中部的悬臂梁上安装有加热炉3，位于顶部的横梁下表面中心位置安装有给待测构件5施加竖向荷载的竖向加载千斤顶24，竖向加载千斤顶24与横梁之间安装有竖向测力传感器28，两个悬臂梁顶部的框架立柱内侧壁上安装有横向加载千斤顶25，横向加载千斤顶25与反力架27立柱之间安装有横向测力传感器29，本实施例中横向加载千斤顶25为两个，横向加载千斤顶25加载端抵在支座19上，支座19由直角板底端焊接平板组成，支座19通过其上的平板与旋转框架26的悬臂梁连接，这种布置方式为待测构件5的加载过程提供了稳定的平台，同时避免加载时横向微小形变导致的待测构件5破坏，支座19可模拟活动铰支座、半固定铰支座或固定铰支座，两个支座19之间放置有待测构件5，待测构件5两端正好抵在支座19的直角板上，且在支座19的直角处设置填充体，使得待测构件5端部与支座19充分接触，反力架27的立柱通过转轴21安装有旋转框架26，转轴21一端与立柱转动安装，另一端与旋转框架26的框架立柱固定，且中悬梁高于旋转框架26设置，反力架27的立柱外侧安装有旋转电机1，两个旋转电机1的输出轴通过联轴器与对应的转轴21连接，旋转框架26两端与反力架27之间安装有旋转锁22，本实施例中旋转锁22为电磁铁，通过计算机控制电磁铁的通断电；竖向加载千斤顶24与待测构件5之间设置有分载梁，所述分载梁包括两个与待测构件5相接触的加载头以及一根与竖向加载千斤顶24相连接的承载梁，整个加载系统可以实现四点加载，消除剪力对盾构隧道管片接缝薄弱位置的影响，更好地模拟待测构件5的真实受力情况。所述竖向加载千斤顶24和横向加载千斤顶25可施加的最大试验力为1000kn，最大行程为500mm。负责对待测构件5施加横向、竖向荷载，模拟待测构件5工作时的实际受力情况。
40.所述火灾热环境模拟单元，包括由耐火混凝土浇注而成的加热炉3以及安装于加热炉3侧壁及底板上的电阻丝2，加热炉3内壁安装有温度传感器30，加热炉3的底板上安装有冲击杆套管10，且冲击杆套管10与加热炉3为一体式设计，冲击杆套管10一部分位于加热炉3内开口与待测构件5对应，另一部分位于加热炉3外侧且底端从位于旋转框架26底部的两个悬臂梁之间穿过。冲击杆套管10为空心管体，其一端加工有内螺纹，另一端加工有朝向圆心设置的凸起31。
41.加热前，在加热炉3内安装温度传感器30；在待测构件5上安装应变片、位移计、加速度计、测角仪及数字图像分析器测点。加热时，计算机根据设定温度以及加热炉3内的温度传感器30所探测到的加热炉3内温度，自动调节电阻丝2的功率，可使加热炉3内温度按照iso834标准升温曲线、hc升温曲线、rws升温曲线或rabt升温曲线进行升温；加热炉3内的温度传感器30检测炉内实时温度并反馈给计算机，若计算机根据温度传感器30反馈的温度数
据分析升温速度与既定升温曲线不符合时，通过计算机控制电阻丝2断电，以确保试验人员及试验仪器的安全。
42.所述转轴21、旋转电机1及旋转锁22组成旋转单元，在进行爆炸冲击试验时，顶拱冲击装置、底拱冲击装置通过旋转单元调整方向；试验时，将待测构件5固定好后，通过旋转电机1控制转轴21旋转，使旋转框架26旋转至所需位置，并通过锁住旋转锁22使试验过程中旋转框架26位置固定；当进行顶拱冲击加载时，加热炉3开口向上对待测构件5内侧进行加热；当进行底拱冲击加载时，旋转框架26转动180
°
，此时加热炉3开口向下对待测构件5内侧进行加热，无论是顶拱冲击加载还是底拱冲击加载，加热炉3始终是对待测构件5内侧进行加热。
43.所述爆炸冲击模拟单元为安装于水平地面上的顶拱冲击装置或安装于反力架27的中悬臂上的底拱冲击装置，顶拱冲击装置与底拱冲击装置共用一根冲击杆套管10；本实施例中采用顶拱冲击装置进行试验，所述顶拱冲击装置包括氮气储存室8，所述氮气储存室8布置于水平地面上，氮气储存室8侧壁处安装有压力传感器6，氮气储存室8气体入口通过管路与氮气瓶7的气体出口连接，且在氮气瓶7的气体出口处安装有电磁单向阀4，冲击回落缓冲装置9包括管体和弹簧，管体一端加工有内螺纹，内螺纹顶部管体内壁上设置有凸台，凸台顶部设置有弹簧，本实施例中弹簧为压缩弹簧，管体另一端加工有与冲击杆套管10内螺纹配合的外螺纹，氮气储存室8顶部与冲击回落缓冲装置9管体底端螺纹连接，弹簧顶部放置有位于管体内侧的顶拱冲击杆11，顶拱冲击杆11冲击端加工成半球面，非冲击端加工有与冲击杆套管10凸起31配合的凸台，顶拱冲击杆11上安装有速度传感器，冲击回落缓冲装置9的管体顶端与冲击杆套管10底端螺纹连接。氮气储存室8内的压力传感器6检测氮气储存室8内实时压力值并反馈给计算机，若计算机根据反馈的压力值分析增加速率与预期速率不符时，计算机将控制电磁单向阀4关闭，停止氮气供应，以确保试验人员及试验仪器的安全。
44.所述隔热保护单元包括置于待测构件5和加热炉3连接部位的活动隔热块15、隔热纤维16和隔热板17，具体的如图5和图7所示，隔热板17位于待测构件5前后端与加热炉3的连接部位处，待测构件5两端内侧与加热炉3连接部分依次设置隔热纤维16和活动隔热块15。
45.冲击杆套管10外围、冲击杆套管加长管12外围和冲击杆回落缓冲装置9外围设有隔热层，减少热量的损失，同时避免炉内高温对外部试验设备、加载设备、试验人员和周围环境的影响。
46.所述数据采集单元包括与竖向加载千斤顶24相连接的竖向测力传感器28、与横向加载千斤顶25相连接的横向测力传感器29、加热炉3内的温度传感器30、顶拱冲击杆11和底拱冲击杆14上的速度传感器、安装在氮气储存室8侧壁的压力传感器6和待测构件5上的应变片、位移计、加速度计、测角仪及数字图像分析器测点组成测量单元，所述竖向测力传感器28、横向测力传感器29、温度传感器30、速度传感器、压力传感器6、应变片、位移计、加速度计、测角仪及数字图像分析器的输出端分别与计算机的输入端连接，计算机的输出端分别与起重电机13、旋转电机1、电阻丝2及电磁单向阀4输入端连接。将数据实时传输到计算机上进行分析，得到待测构件5的应变、位移、加速度、接缝张角和裂缝开展情况；如遇异常情况，启动报警装置，指导各控制装置进行安全处理。
47.一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，采用顶拱冲击装置进行盾构隧道管片接缝力学性能试验的方法，包括以下步骤：
48.试验中先通过旋转锁22将旋转框架26锁定；在顶拱冲击杆11上安装速度传感器，并置于冲击杆回落缓冲装置9中；将氮气储存室8、冲击杆回落缓冲装置9和冲击杆套管10通过螺纹连接；当进行顶拱冲击试验时，加热炉3的开口向上，对待测构件5持续加热，以模拟火灾发生时的持续高温；通过计算机设定试验气压，并结合氮气储存室8上的压力传感器6反馈的实际气压，通过计算机控制氮气瓶7上的电磁单向阀4打开，向氮气储存室8内供应氮气，当氮气储存室8上的压力传感器6将检测到的实际气压反馈给计算机，当计算机确定实际气压值与设定试验气压值相等时，计算机控制电磁单向阀4关闭，停止供氮气；通过氮气储存8室释放氮气推动顶拱冲击杆11经过冲击杆套管10撞击待测构件5，其冲击待测构件5时的应变率可达10-1-102s-1
；冲击杆套管10端部设有凸起31，防止顶拱冲击杆11经冲击后冲出冲击杆套管10发生危险；冲击结束后顶拱冲击杆11依靠自身重力经过冲击杆套管10回落至冲击杆回落缓冲装置9，冲击杆回落缓冲装置9中设有弹簧，以吸收顶拱冲击杆11回落时的剩余能量，避免其对试验仪器造成损坏。
49.实施例2
50.底拱盾构隧道管片接缝力学性能试验
51.如图7和图8所示，实施例2与实施例1的区别在于采用底拱冲击装置，具体的底拱冲击装置包括安装于中悬梁上的起重电机13，起重电机13的安装位置不影响底拱冲击杆14的加载路径，起重电机13上的钢丝绳穿过顶梁底部的滑轮且末端与底拱冲击杆14连接，底拱冲击杆14的冲击端加工成半球面，非冲击端加工有与冲击杆套管10凸起31配合的凸台，底拱冲击杆14上安装有速度传感器，冲击杆套管加长管12螺纹端与冲击杆套管10内螺纹端连接。
52.目前进行构件火灾高温试验时常用的升温方式中，对盾构隧道管片接缝进行负弯矩加载时的火灾-爆炸耦合作用下的力学性能试验时，随加载单元旋转后的加热炉3位于待测构件5下部，加热炉3开口朝下，现有的方式则不符合使用焦炭燃烧升温、油料升温和燃气升温所需的条件，极易发生危险；本发明使用电加热不受方向影响，试验装置更加轻便简洁，通过计算机控制电阻丝2按照既定曲线进行升温，可达1400℃且温度分布均匀，操作简单方便，试验结果准确可靠。
53.一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，采用底拱冲击装置进行盾构隧道管片接缝力学性能试验的方法，包括以下步骤：
54.当顶拱冲击试验结束后，进行底拱冲击试验时，首先拆卸下氮气储存室8和冲击杆回落缓冲装置9；启动旋转电机1通过转轴21带动旋转框架26旋转180
°
，使冲击杆套管10由下端转动至上端作为底拱冲击杆套管，关闭旋转电机1同时旋转锁22锁死旋转框架26；在冲击杆套管10螺纹端螺接上冲击杆套管加长管12；启动起重电机13将底拱冲击杆14提升至试验高度，而后释放底拱冲击杆14至冲击杆套管加长管12和冲击杆套管10内并沿着两者迅速下滑对待测构件5进行冲击；冲击结束后起重电机13将底拱冲击杆14提起。

技术特征：
1.一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于，包括：火灾热环境模拟单元、爆炸冲击模拟单元、隔热保护单元、旋转单元、加载单元及数据采集单元；所述加载单元，包括固定于水平地面上的反力架，反力架内侧通过旋转单元安装有旋转框架，旋转框架可相对反力架转动，旋转框架内安装有火灾热环境模拟单元，旋转框架的两侧和顶部分别安装有横向加载千斤顶和竖向加载千斤顶，横向加载千斤顶抵在安装于旋转框架上的支座上，支座上放置有待测构件，通过竖向加载千斤顶和横向加载千斤顶对待测构件施加竖向和横向荷载；所述火灾热环境模拟单元，包括加热炉以及安装于加热炉侧壁及底板上的电阻丝，加热炉的底板上安装有冲击杆套管；所述爆炸冲击模拟单元为顶拱冲击装置或底拱冲击装置，顶拱冲击装置安装于水平地面上，底拱冲击装置安装于反力架上，顶拱冲击装置或底拱冲击装置与冲击杆套管可拆卸连接；所述隔热保护单元包括活动隔热块、隔热纤维和隔热板，所述活动隔热块、隔热纤维、隔热板置于待测构件与加热炉的连接位置；所述数据采集单元包括安装于加载单元上的竖向测力传感器和横向测力传感器、安装于加热炉上的温度传感器、安装于底拱冲击杆和顶拱冲击杆上的速度传感器、安装于待测构件上的构件参数测量传感器、安装于顶拱冲击装置上的压力传感器以及计算机。2.根据权利要求1所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述反力架包括两个平行布置的立柱、安装于两个立柱顶部的顶梁以及安装于其中一个立柱内侧壁上的中悬梁。3.根据权利要求1所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述旋转框架包括两根平行布置的框架立柱、安装于两根框架立柱顶部的横梁以及安装于两根框架立柱中部以及底部的悬臂梁。4.根据权利要求1所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述旋转单元包括旋转锁和转轴，所述转轴一端与反力架立柱转动安装，另一端与旋转框架固定连接，转轴上下两侧对称安装有位于反力架和旋转框架之间的旋转锁，通过旋转锁锁定旋转框架。5.根据权利要求1所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述顶拱冲击装置包括布置于水平地面上的氮气储存室，氮气储存室顶端与冲击杆回落缓冲装置一端螺纹连接，冲击杆回落缓冲装置另一端与冲击杆套管螺纹端连接，氮气储存室进气口通过管路与氮气瓶的气体出口连接。6.根据权利要求5所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述冲击杆回落缓冲装置包括管体，管体内螺纹端与氮气储存室螺纹连接，外螺纹端与冲击杆套管螺纹连接，管体内设置有弹簧，弹簧顶部设置有顶拱冲击杆。7.根据权利要求6所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述底拱冲击装置包括安装于中悬梁上的起重电机，起重电机上的钢丝绳穿过顶梁底部的滑轮且末端与底拱冲击杆连接，冲击杆套管加长管螺纹端与冲击杆套管内螺纹端连接。8.根据权利要求7所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其
特征在于：所述冲击杆套管外围、冲击杆套管加长管外围和冲击杆回落缓冲装置外围设有隔热层。9.根据权利要求1所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述构件参数测量传感器由应变片、位移计、加速度计、测角仪及数字图像分析器组成。10.根据权利要求1所述的一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，其特征在于：所述竖向加载千斤顶与待测构件之间设有分载梁，所述分载梁包括两个与待测构件相接触的加载头以及一端与竖向加载千斤顶相连接且另一端与加载头连接的承载梁。

技术总结
一种盾构管片接缝火灾-爆炸耦合作用力学性能试验系统，属于盾构隧道管片接缝试验装置技术领域，该系统包括火灾热环境模拟单元、爆炸冲击模拟单元、隔热保护单元、旋转单元、加载单元及数据采集单元。本试验系统能够较好地模拟火灾高温和爆炸冲击下隧道衬砌管片的热-力-汽多场耦合受力状态；能够模拟衬砌管片之间的相互作用以及周围岩土体对衬砌管片的作用情况；能够对衬砌管片接缝施加正弯矩或负弯矩、施加一种荷载或进行多种荷载组合加载。本试验系统安全可靠，易于操作，能够满足盾构隧道管片火灾-爆炸耦合作用时力学性能试验的要求。求。求。


技术研发人员：张通 冯夏庭 陈猛 张明中 崔嘉泽 余康豪
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/9/14