[发明专利]一种含宏观缺陷的高速铁路衬砌结构气动荷载响应重现实验方法

说明书

本发明提供了一种含宏观缺陷的高速铁路衬砌结构气动荷载响应重现实验方法，包括：衬砌围压装置；脱空衬砌模型，管壁的内部设有变温管，固定设置于衬砌围压装置内部底壁；激振器，能够向脱空衬砌模型施加振动荷载；多个加速度传感器；变温装置，与变温管相连接，能够改变脱空衬砌模型的温度；气动装置固定架，设置于衬砌围压装置的上部开口；伸缩电机，通过伸缩连接杆连接有能够进入脱空衬砌模型内部的气动塞；气动控制装置，能够驱动伸缩电机运动以向脱空衬砌模型的施加气动荷载；信息采集控制系统，与激振器、变温装置、加速度传感器及气动控制装置相连接，能够控制变温装置、激振器和气动控制装置并采集加速度传感器传送的数据。

技术领域

本发明属于高速铁路技术领域，更具体地说，是涉及一种含宏观缺陷的高速铁路衬砌结构气动荷载响应重现实验方法。

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，会不可避免的出现衬砌脱空、开裂掉块、渗漏水、冻胀等病害形式。其中，拱顶脱空和衬砌冻害是威胁列车安全运营的重要风险之一。

其中80％以上的衬砌破坏发生在衬砌已有裂损处，且衬砌破坏扩展速度与列车速度以及次数呈明显的正相关性。随着高速列车运营时速的不断增大，列车的振动效应以及气动效应更加强烈，脱空衬砌处受到列车气动以及振动影响不断上升。高速列车长期循环气动荷载以及振动荷载的作用，必然进一步加剧已有衬砌脱空的扩展。一旦脱空处产生裂损掉块，这将严重威胁高铁列车的运营安全。

模型试验是指在相似理论的指导下建立的模型试验系统。对于列车振动模型试验是用振动测量技术测量振动参数，处理和分析数据。在对列车进出隧道产生的气动荷载和振动荷载对变温度场下脱空衬砌的分析过程中，国内外模型试验均无测量变温度场下脱空衬砌的动力响应，难以高效准确地分析气动荷载、振动荷载以及温度场对脱空衬砌动力响应的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够调节不同温度、不同气动荷载以及不同激振荷载的含宏观缺陷的高速铁路衬砌结构气动荷载响应重现实验方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种含宏观缺陷的高速铁路衬砌结构气动荷载响应重现实验方法，包括：

衬砌围压装置，其为上部开口的箱式结构，

脱空衬砌模型，管壁的内部设有变温管；所述脱空衬砌模型固定设置于所述衬砌围压装置内部底壁，且所述脱空衬砌模型的轴线为竖直状态；

激振器，固定设置于所述衬砌围压装置内，与所述脱空衬砌模型相连接，能够向所述脱空衬砌模型施加振动荷载；

多个加速度传感器，设置于所述脱空衬砌模型，用于检测所述脱空衬砌模型的加速度；

变温装置，与所述变温管相连接，能够改变所述脱空衬砌模型的温度；

气动装置固定架，设置于所述衬砌围压装置的上部开口；所述气动装置固定架的顶部设有可供所述脱空衬砌模型的上端部透过的开孔；

伸缩电机，通过固定支架固定设置于所述气动装置固定架，所述伸缩电机通过伸缩连接杆连接有能够进入所述脱空衬砌模型内部的气动塞；

气动控制装置，能够驱动所述伸缩电机运动以向所述脱空衬砌模型的施加气动荷载；

信息采集控制系统，与所述激振器、变温装置、加速度传感器及气动控制装置相连接，能够控制所述变温装置、激振器和气动控制装置并采集所述加速度传感器传送的数据。

可选的，所述变温装置包括制冷器和加热器。

可选的，所述信息采集控制系统为带显示器的计算机控制系统。

可选的，所述气动装置固定架为下部开口的箱式结构。