[發明專利]一種重載鐵路隧道基底結構病害的模擬系統

在審

• 申請號: 201910584745.X
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110501144A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 駱建軍;高立平
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01H17/00;G01L5/00;G01B21/32;G01B21/02
• 代理公司: 11255 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 孫洪波<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明實施例提供了一種重載鐵路隧道基底結構病害的模擬系統，包括：模型箱、數據采集系統、荷載發生裝置和控制與存儲系統；模型箱用于模擬不同埋深情況下的鐵路隧道；數據采集系統用于采集隧道仰拱、仰拱填充或底板在振動荷載作用下的動應力響應，數據采集系統將采集到的數據實時傳輸至控制與存儲系統；荷載發生裝置用于模擬重載列車在不同車速、不同軸重情況下的輪軌荷載；控制與存儲系統分別與數據采集系統和荷載發生裝置連接，控制器用于調節載荷發生裝置輸出作用力的大小和頻率及存儲數據。本發明旨在模擬重載隧道長期振動下隧道底部結構的試驗模擬系統，特別是隧道基底結構在列車振動作用下的力學響應和長期振動荷載下病害發展規律的試驗模擬系統。

技術領域

本發明涉及重載隧道振動和測試試驗技術領域，尤其涉及一種重載鐵路隧道基底結構病害的模擬系統。

背景技術

重載鐵路隧道是指開行列車的總重量大、軸重大或行車密度和運量特大的鐵路。重載鐵路從建成通車開始，營運十多年后一般就會進入病害多發期凡是有礙于隧道正常使用，危及行車安全，影響隧道壽命的狀態者均稱為隧道病害。基底病害主要是外部表現為碎石道床排水設施失效、翻漿冒泥、整體道床破損下沉、支撐塊破損失效，嚴重的甚至基床突然發生沉降使線路懸空，道床護底下沉翻漿冒泥、整體道床或個別支承塊下沉、破損等幾種現象。

重載鐵路隧道底部結構病害發展機理在實際工程中是很難被長期監測的，這主要是受限于三方面：

(1)隧道底部結構屬于隱蔽工程，早年設計與施工中，欠缺對在建隧道預設監測元件的理念，或伴隨隧道開通使用一定年限后，監測元件已經破壞失效，已建成隧道難以在基底埋設監測元件；

(2)隧道底部結構病害不是短時間造成的，而是長期不斷發展的動態過程，為不影響隧道正常通車，現場往往無法提供長期監測的場地和時間；

(3)現場水文地質情況復雜，不利于對病害發展原因的針對性分析，具有較大的不確定性。

列車在運行過程中，隧道基底結構直接承受列車荷載作用，受重載列車荷載影響最大，更容易出現病害。當病害產生后，如果不能及時處理，會導致底部結構開裂并不斷延隧道縱向和隧道上部結構蔓延，極大的縮短了隧道的使用壽命，直接影響隧道結構的穩定性給行車安全造成隱患，同時復雜的修復工程不僅造成時間上的浪費也極大的增加了維護成本。因此，通過模型試驗研究重載隧道基底結構在重載列車荷載作用下的力學響應和長期作用下病害發展機理，并以此制定針對不同病害發展階段的整治措施具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的實施例提供了一種重載鐵路隧道基底結構病害的模擬系統，以克服現有技術的缺陷。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種重載鐵路隧道基底結構病害的模擬系統，包括：模型箱、數據采集系統、荷載發生裝置和控制與存儲系統；

所述模型箱用于模擬不同埋深情況下的鐵路隧道；

所述數據采集系統用于采集隧道仰拱、仰拱填充或底板在振動荷載作用下的動力響應，所述數據采集系統將采集到的數據實時傳輸至所述控制與存儲系統；

所述荷載發生裝置產生的激振荷載，用于模擬重載列車在不同車速、不同軸重情況下的輪軌荷載；

所述控制與存儲系統包括控制器，分別與所述數據采集系統和荷載發生裝置連接；所述控制器用于調節所述載荷發生裝置輸出作用力的大小和頻率及存儲數據。

優選地，所述模型箱由鋼板、有機玻璃板構成，其中，所述模型箱的外圍由鋼板構成，所述模型箱的隧道模型前后位置采用有機玻璃板，所述鋼板和有機玻璃板通過螺栓和角鋼固定連接。

優選地，所述模型箱的底部固定于水平地面。

優選地，所述模型箱內四壁粘貼減震防反射波的粘性材料后分層填土作為圍巖。