[实用新型]一种模拟越江地铁隧道运营振动的试验装置

说明书

一种模拟越江地铁隧道运营振动的试验装置，所述试验装置包括模型箱、隧道模型、承重结构、列车加载设备、传感器组、服务器、水箱、造浪装置和清淤装置，所述隧道模型位于模型箱内，所述承重结构用以支撑列车加载设备和隧道模型，所述传感器组位于模型箱内和隧道模型上，所述服务器位于模型箱外侧，所述造浪装置位于模型箱内，所述水箱和清淤装置位于模型箱内并分别与相应外接动力装置相连。本实用新型可以较真实地模拟地铁列车在不同水位、不同水波和不同深埋运营时的振动，为研究越江地铁运营对隧道结构、周围环境产生的振动问题提供有效可行的试验装置。

技术领域

本实用新型涉及地下工程试验技术领域，尤其涉及一种模拟越江地铁隧道运营振动的试验装置。

背景技术

随着我国城市地铁建设的迅速发展，地铁运营引发的环境振动问题也日渐凸显，地铁列车荷载较大，长期循环荷载作用下必然会影响其正常运行。并且，地铁列车振动会以波的形式通过地基传递到周围土体，对邻近建(构)筑物产生影响。地铁在很多城市会穿过江水河流，比如上海市地铁穿过黄浦江，杭州市地铁穿过钱塘江，水位不同的情况下，越江地铁隧道对周围环境的影响也有所不同。并且水不是静止不动的，有风或潮水时也会带来不同的影响。因此关于地铁列车在水下运行振动效应的研究，对指导地铁隧道在水下施工和控制工后沉降具有重要意义。

在地铁列车移动荷载设计模拟方面，国内尚无可控制水位和水波变化的地铁室内模型。目前，城市轨道交通建设速度越来越快，而相应的模拟试验、理论研究等仍较为滞后，是当前工程界的一大热点课题。本套系统尽可能地按照地铁实际情况进行缩尺寸模拟，加上可控制水位、制造水波和清淤等装置，可广泛应用于城市越江地铁隧道工程动力响应等方向的科学研究。科研及工程人员可以充分地对地铁在水下运营振动环境中的响应问题进行系统试验分析，探索地铁隧道结构、周围土体的振动变形机理，用以指导工程实践，提高地铁运行安全性，优化轨道交通建设。另一方面，目前地铁运营全比尺模型模拟难度较大、经济成本高，且水下结构状态较难控制，模拟不同土质、不同水位和不同水波的地铁运营情况较难实现。缩尺寸模型可以较好地解决上述问题，为试验工作、理论分析、现场测试布置等搭建了互相联系的桥梁，试验所获得的相关数据，亦将为地铁隧道工程建设和运行提供咨询，完善城市轨道交通建设。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型目的在于提供一种模拟越江地铁隧道运营振动的试验装置，可以较真实地模拟地铁列车在不同水位、不同水波和不同深埋运营时的振动，为研究越江地铁运营对隧道结构、周围环境产生的振动问题提供有效可行的试验装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种模拟越江地铁隧道运营振动的试验装置，包括模型箱、隧道模型、承重结构、列车加载设备、传感器组、服务器、水箱、造浪装置和清淤装置，所述隧道模型位于模型箱内，所述承重结构用以支撑列车加载设备和隧道模型，所述传感器组位于模型箱内和隧道模型上，所述服务器位于模型箱外侧，所述造浪装置位于模型箱内，所述水箱和清淤装置位于模型箱内并分别与相应外接动力装置相连。

进一步，所述模型箱由钢板和钢化玻璃拼接成宽4m、高4m、长6m的模型，阻尼材料为10cm厚的泡沫塑料板设置在模型箱边缘位置。

再进一步，所述隧道模型参照杭州地铁实际尺寸缩尺寸比例为3:20(相关专业人员可根据不同实验室条件参考本实用新型所述内容调整模型尺寸)，包含管片环(环间用螺丝相连，错缝拼接)、道床、轨枕、钢轨、分配梁和土体，其中管片环置于土体中，道床直接与管片相连，道床上方设置轨枕和钢轨形成轨排结构，以及分配梁；管片环衬砌模型直径0.62m，厚度4cm；轨道总长6m道床设为整体式道床；经计算隧道模型在水中浮力大于重力，因此将隧道模型两侧管片环加长至7m用以固定。

更进一步，所述承重结构中，钢架用以支撑加载设备，钢架包含两个钢结构立柱、一个钢结构横梁；在隧道两侧延长部分分别用钢结构圆环、钢结构立柱固定隧道。