[實用新型]一種模擬涌潮作用下隧道動力響應(yīng)的試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320304277.4
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN203323985U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃茂松;木林隆;劉歡
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種隧道模型試驗裝置，尤其是涉及一種模擬涌潮作用下隧道動力響應(yīng)的試驗裝置。

背景技術(shù)

隨著城市化進程的深入，我國已經(jīng)進入了城市化快速發(fā)展時期，越江隧道在城際交通中發(fā)揮重要作用。為此，產(chǎn)生了一大批已建和待建的越江隧道項目。但目前對于由潮水引起的振動荷載仍然缺少有效的研究方法。

錢江隧道位于錢塘河口，因其特殊地理位置面臨涌潮沖擊作用。涌潮產(chǎn)生動載，對河床形成沖擊將引起隧道結(jié)構(gòu)振動。目前對此振動影響評價尚不明晰，因而有必要進行深入研究涌潮作用下隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)，尤其是隧道縱向振動特性。目前，關(guān)于此方面的研究方法主要包括現(xiàn)場測試、數(shù)值模擬以及理論分析。但是由于現(xiàn)場測試環(huán)境過于復(fù)雜，影響因素較多，難以進行有效的分析；數(shù)值模擬則需要花費大量的計算時間；理論分析則建立在諸多簡化的基礎(chǔ)上，難以得到有效驗證。故而，設(shè)計一種合理的室內(nèi)模型試驗，可以根據(jù)研究人員的研究目的有效地控制影響因素，從而得到更為可靠的研究結(jié)論。

在模型試驗的設(shè)計中，難點在于如何模擬涌潮產(chǎn)生的波浪荷載以及如何將等效的波浪荷載施加到河床表面，并最終測得隧道的動力響應(yīng)。而目前，很少有人在該方面做過研究。根據(jù)邵衛(wèi)云等的現(xiàn)場測試，涌潮對河床底部產(chǎn)生的荷載呈半波形，并隨時間逐漸衰減，因此，我們可以利用信號發(fā)生器來產(chǎn)生類似的振動波形來模擬涌潮荷載。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用范圍廣、模擬精度高、加載方式簡單的模擬涌潮作用下隧道動力響應(yīng)的試驗裝置。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種模擬涌潮作用下隧道動力響應(yīng)的試驗裝置，包括模擬箱、隧道模型、加載橫梁組件、加載組件、激振器、信號發(fā)生組件、運動控制組件、拾振器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述的模擬箱內(nèi)填充土體，所述的隧道模型設(shè)置在土體內(nèi)，所述的加載橫梁組件可滑動地設(shè)置在模擬箱上方，所述的加載組件緊貼土體上表面設(shè)置，并連接激振器，所述的激振器通過運動控制組件可活動地設(shè)置在加載橫梁組件上，并連接信號發(fā)生組件，所述的拾振器固定在隧道模型上，并連接數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

所述的模擬箱包括構(gòu)成模擬箱前后左右四面?zhèn)缺诘挠袡C玻璃、用于固定有機玻璃的角鋼框架、以及用于進行加固的加固角鋼。

所述的加載橫梁組件包括加載橫梁、橫梁支撐柱和滑動支座，模擬箱頂部的兩側(cè)設(shè)有水平滑槽，所述的滑動支座可滑動地設(shè)在水平滑槽中，所述的加載橫梁通過橫梁支撐柱架設(shè)在滑動支座上。

所述的加載橫梁為H型鋼，加載橫梁頂部設(shè)有橫向滑槽。

所述的橫梁支撐柱上設(shè)有多個均勻分布的螺孔，所述的加載橫梁可通過與該螺孔匹配的螺栓調(diào)整在橫梁支撐柱的位置。

所述的運動控制組件包括滑輪、馬達和傳動鏈條，所述的激振器通過墊塊、螺栓與滑輪連接，所述的滑輪設(shè)在加載橫梁的橫向滑槽內(nèi)，通過傳動鏈條與馬達連接，滑輪在馬達驅(qū)動下沿橫向滑槽移動，并帶動激振器同步移動。

所述的加載組件包括加載桿和加載墊塊，所述的加載桿的上端連接激振器，下端連接加載墊塊，該加載墊塊緊貼土體上表面設(shè)置。

所述的信號發(fā)生組件包括信號發(fā)生器和信號放大器，信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號通過信號放大器放大后輸入激振器。

所述的激振器為電磁式激振器，所述的拾振器為靈敏度0.0001g的加速度傳感器。

所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集儀和電腦，所述的拾振器與數(shù)據(jù)采集儀連接，數(shù)據(jù)采集儀與電腦連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1)本實用新型模擬精度高，可以較為準(zhǔn)確的輸出出指定頻率、幅度的振動信號用于模擬涌潮引起的荷載。

2)本實用新型可以提供多種加載方式，既可以是在隧道正上方的穩(wěn)態(tài)激振，也可以模擬真實的涌潮前進過程中，荷載不斷衰減的過程；且可以根據(jù)需要變換不同的波形，如正弦波、鋸齒波等。

3)本實用新型模擬箱內(nèi)隧道模型位置也較為自由，可以模擬不同埋深的工況；

4)本實用新型從加載到數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了自動化，方便操作。

附圖說明

圖1為本實用新型的主視圖；

圖2為本實用新型的側(cè)視圖；

圖3為本實用新型的俯視圖；