[发明专利]用于模拟列车穿越隧道的气动荷载加载系统

说明书

本发明提供了一种用于模拟列车穿越隧道的气动荷载加载系统，属于动模型试验技术领域，包括衬砌模型、挡板、支撑柱、压力传感器和加减压装置，衬砌模型与用于模拟的隧道结构相同；两个挡板分别固定于衬砌模型的两端；支撑柱为弹性件，多个支撑柱沿衬砌模型的横断面均匀分布，且支撑柱的两端支撑于两个挡板之间；压力传感器安装于衬砌模型的内壁；加减压装置设置于衬砌模型的外面，通过通气管与衬砌模型的密闭空间连通。本发明提供的用于模拟列车穿越隧道的气动荷载加载系统，通过模拟隧道内气动荷载的变化，提供准确的数据，进而准确分析气动荷载对已有裂损衬砌裂纹开裂、贯通、衬砌掉块的影响。

技术领域

本发明属于气动模型试验技术领域，更具体地说，是涉及一种用于模拟列车穿越隧道的气动荷载加载系统。

背景技术

随着我国高速铁路的发展，高速铁路隧道总延长将进一步增加。我国的高铁隧道多采用复合衬砌结构，该类型隧道在建设过程中，受到不良地质条件、施工工艺、工装设备等因素的影响，不可避免的出现衬砌开裂、掉块、渗漏水等病害形式。其中，拱顶掉块是威胁列车安全运营的重要风险。

拱顶掉块中，80％以上的掉块发生在衬砌表面已有裂损处，且掉块次数与列车速度呈明显的正相关性。随着高速列车运营时速的不断增大，列车的活塞风效应更加强烈，衬砌开裂处受到空气的正压和负压荷载不断上升。高速列车长期循环气动拉-压荷载的作用，必然进一步加剧衬砌已有裂损的扩展。一旦裂纹贯通产生掉块，将严重威胁高铁列车安全运营。

模型试验是在相似理论的指导下建立的模型试验系统。对于列车风模型试验是用流体测量技术测量流动参数，处理和分析数据。在对列车进出隧道产生的气动荷载对衬砌的分析过程中，目前的气动模型试验无法连续产生可变气动荷载，难以准确分析气动荷载对已有裂损衬砌裂纹开裂、贯通、以至衬砌掉块的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于模拟列车穿越隧道的气动荷载加载系统，旨在解决现有气动模型试验分析准确性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于模拟列车穿越隧道的气动荷载加载系统，包括：衬砌模型、挡板、支撑柱、压力传感器和加减压装置，衬砌模型与用于模拟的隧道结构相同；挡板数量为两个，分别固定于所述衬砌模型的两端，用于使所述衬砌模型内形成密闭空间；支撑柱为弹性件，数量为多个，多个所述支撑柱沿所述衬砌模型的横断面均匀分布，且所述支撑柱的两端支撑于两个所述挡板之间；压力传感器安装于所述衬砌模型的内壁，用于监测所述衬砌模型受到的压力；加减压装置设置于所述衬砌模型的外面，通过通气管与所述衬砌模型的密闭空间连通，用于对所述衬砌模型内加压或减压，使所述衬砌模型内的气动荷载的发生变化，模拟列车穿越隧道的气动荷载状态。

作为本申请另一实施例，所述挡板为玻璃板，所述玻璃板与所述衬砌模型通过橡胶皮密封。

作为本申请另一实施例，所述支撑柱为橡胶构件。

作为本申请另一实施例，所述加减压装置包括用于减压的真空泵和用于加压的加压泵。

作为本申请另一实施例，所述通气管为塑料管，所述通气管穿过所述挡板与所述衬砌模型的密闭空间连通。

作为本申请另一实施例，所述通气管上设有控制阀门。

作为本申请另一实施例，还包括控制器，所述压力传感器和所述加减压装置均与所述控制器线路连接；所述控制器接收所述压力传感器采集到的所述衬砌模型密闭空间内的气体荷载信号，并将信号反馈到所述加减压装置，所述加减压装置收到信号，对所述衬砌模型内进行加压或减压。

作为本申请另一实施例，所述控制器为带有显示器的计算机控制系统。

作为本申请另一实施例，所述压力传感器借助穿过所述衬砌模型的线路与所述控制器连接。