[發(fā)明專利]一種箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810345200.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN108535451B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊仲明;陳軒;張朝;王永瑋;霍曉鵬;韋俊;王赟;王靖東;王澤坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，實(shí)驗(yàn)方法所采用的系統(tǒng)包括：模型土箱（1）、地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3）和地表框架縮尺結(jié)構(gòu)模型（8）；所述模型土箱（1）內(nèi)壁附有泡沫塑料板（2），在模型土箱（1）內(nèi)填充有從待研究地裂縫附近采集的土體；在土體中埋設(shè)有土體壓力計(jì)（6）和土體加速度計(jì)（7），在模型土箱（1）地表下方埋設(shè)有地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3），在模型土箱（1）地表上方設(shè)有地表框架縮尺結(jié)構(gòu)模型（8）；

試驗(yàn)方法包括以下步驟：

1）建立地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型，選擇地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型的主觀測(cè)面及次觀測(cè)面，在地鐵車站主觀測(cè)面上布置加速度計(jì)，在主觀測(cè)面橫梁、縱柱及橫板上布置應(yīng)變片，在次觀測(cè)面柱上布置應(yīng)變片；

2）主觀測(cè)面加速度計(jì)布置在車站模型兩側(cè)分為三層布置，應(yīng)變片布置在地鐵車站結(jié)構(gòu)橫梁、橫版、縱柱上；次觀測(cè)面僅布置應(yīng)變片，且將應(yīng)變片布置于地鐵車站縱柱上；

3）加速度計(jì)分別布置在地裂縫場(chǎng)地的上盤與下盤，從土體表面到土體內(nèi)分為五層布置；

4）填充場(chǎng)地土體，并使用細(xì)粉砂和熟石灰拌合而成的混合物模擬地裂縫帶場(chǎng)地土直至矩形閉合框架地面所處的預(yù)定高度；

5）將地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型吊裝到土體預(yù)定位置，通過分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，計(jì)算出能夠最大程度地反映地震對(duì)地鐵車站的影響的地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型埋設(shè)位置；

6）填充地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型四周土體及地鐵車站頂部土體，同時(shí)完成地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型頂部地裂縫帶土體填充，使用細(xì)粉砂和熟石灰拌合而成的混合物模擬地裂縫帶場(chǎng)地土；

7）將上部框架縮尺結(jié)構(gòu)模型吊裝到土體預(yù)定位置，且使得地表框架縮尺結(jié)構(gòu)模型與地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型的垂直距離在100mm~200mm之間，上部框架縮尺結(jié)構(gòu)模型底部埋入土中；

8）試驗(yàn)開始前先進(jìn)行白噪聲激勵(lì)的微振試驗(yàn)，在加速度計(jì)峰值改變時(shí)，均輸入微幅白噪聲激勵(lì)，觀察地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型動(dòng)力特性的變化情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，地震波采用單向水平輸入；地震波類型包括汶川波、EL?Centro波、蘭州人工波和Cape?Mendocino基巖波進(jìn)行加載，將每種波的臺(tái)面輸入加速度峰值分別調(diào)整為0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.3g…，直到模型發(fā)生破壞。

3.一種權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述方法采用的箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，通過在所述地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3）分布應(yīng)變片（5），在地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3）周邊分布地鐵車站加速度計(jì)（4），對(duì)箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫進(jìn)行測(cè)試，觀察地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型動(dòng)力特性的變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述土體壓力計(jì)（6）埋設(shè)在地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3）水平中軸線兩側(cè)和沿水平中軸線頂端垂直方向，沿水平中軸線頂端垂直方向布置的土體壓力計(jì)（6）與模型土箱（1）的泡沫塑料板（2）的距離不小于300mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3）埋設(shè)位置深度距土體表面不小于20mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述地鐵車站縮尺結(jié)構(gòu)模型（3）為矩形閉合箱涵式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在矩形箱體中設(shè)有一根橫板與兩排縱柱，縱柱的兩端和中部設(shè)有橫梁，應(yīng)變片（5）分別設(shè)在矩形箱體內(nèi)壁、橫板上方和縱柱兩側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱涵式地鐵車站及臨近地表結(jié)構(gòu)跨越地裂縫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述地鐵車站加速度計(jì)（4）分布在矩形箱體縱柱外側(cè)兩端、矩形箱體橫板外側(cè)兩端以及矩形箱體頂角處。