[发明专利]一种振动预警装置

说明书

本发明公开了一种振动预警装置，该装置包括金属底座、金属外壳和多节振动臂结构；多节振动臂结构安装在金属外壳内部，金属外壳外部与金属底座连接；多节振动臂结构包括第一节振动臂、第二节振动臂、工字支撑、金属应变片、配重块和金属丝。本发明的目的在于设计了一种振动预警装置，本发明设计的振动预警装置利用共振效应，对盾构机施工过程中的振动进行有效监测，保证地表建筑的稳定性，降低建筑室内的振动。选择振动臂本体固有频率与地面建筑结构固有频率相同，可以预警地铁施工产生的地表建筑二次振动噪声；选择振动臂本体固有频率地表古建筑水平振动固有频率相同，可以预警地铁施工产生振动效应是否影响地表古建筑安全。

技术领域

本发明涉及一种地铁施工中用于振动监测，属于城市轨道交通施工监测技术领域。

背景技术

地铁施工的位置处于地层之中，深度20至40米。地层土体的共振频率为30Hz-80HZ。如果盾构机在施工过程之中产生的振动波与地层土体的固有频率相互重合，就会引发共振。共振过程会导致施工过程中的盾构机不稳定，同时也会产生较大的振动波传递到地标建筑，影响地表建筑的稳定性，影响建筑室内振动噪声指标。

本发明借鉴力学中的振动臂共振原理，通过对特定频率进行振动预警，比如当盾构机通过重要建筑或者是重要实验场地的过程中，首先对地层土体进行动特性测试，得到土体的固有频率或者重要结构的特征频率，然后选择该频率对应的的测试臂，实现对该频率进行预警。当盾构机施工过程中产生的振动信号与土体的固有频率一致的时候，振动臂的响应就会变大，产生预警信号，当施工过程中产生的振动波与土体的固有频率不重合的时候，振动臂不会产生振动，也不会发出预警信息。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种振动预警装置，本发明设计的振动预警装置利用共振效应，对盾构机施工过程中的振动进行有效监测，保证地表建筑的稳定性，降低建筑室内的振动。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种振动预警装置，该装置包括金属底座1、金属外壳和多节振动臂结构；

多节振动臂结构安装在金属外壳内部，金属外壳外部与金属底座1连接；

多节振动臂结构包括第一节振动臂2、第二节振动臂3、工字支撑4、金属应变片5、配重块6和金属丝7。

第一节振动臂2的一端插入第二节振动臂3中，且第一节振动臂2与第二节振动臂3之间通过螺钉连接在一起，工字支撑4设置在第二节振动臂3的内壁中；第一节振动臂2的一端通过螺钉固定在金属底座1上；金属应变片5共有四个，两个黏贴在第一节振动臂2的顶部，两个黏贴在第一节振动臂2的底部，第一节振动臂2顶部和底部的两个金属应变片5平行并列布置；配重块6设置在第二节振动臂3的末端；四个金属应变片5连接成惠更斯全桥结构，四个金属应变片5通过通过金属丝7引出四个金属接触点。

金属外壳和多节振动臂结构之间为插卡式接触。

四个金属接触点分别为a、b、c、d，第一节振动臂2顶部连通a、b、c，第一节振动臂2底部连通a、d、c，金属接触点a和c为激励点，b和d为响应点；金属接触点a和c分别连通两个金属应变片5，b为第一节振动臂2顶部两个金属应变片5之间的连通共有点，d为第一节振动臂2底部两个金属应变片5之间的连通共有点。

对四个金属接触点中a和c处的触点施加电压，记录b和d处触点产生的电压信号，当响应电压超过预设定的阈值时，进行预警。

与现有技术相比较，本发明选择不同频率的振动臂可以实现不同的应用前景。在施工过程中实时调整施工参数，预警施工振动产生的隐患。

(1)选择振动臂本体固有频率与土体结构固有频率相同，可以及时预警盾构机与土体产生共振，提高施工精度；

(2)选择振动臂本体固有频率与地面建筑结构固有频率相同，可以预警地铁施工产生的地表建筑二次振动噪声；