[發明專利]隧道襯砌在列車氣動荷載作用下力學性狀的模型試驗系統

有效

• 申請號: 202011278662.7
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112629897B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 陳一鉑;高陽;徐飛;鄭新雨;孫浩凱;蔣鎮;張澤堯
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 柳萌

本發明提供了一種隧道襯砌在列車氣動荷載作用下力學性狀的模型試驗系統，屬于隧道襯砌模擬試驗領域，包括地應力場模擬單元、氣動載荷模擬單元和溫度場模擬單元；地應力場模擬單元用于在有損襯砌的頂部及側部模擬施加地應力；氣動載荷模擬單元的頂部設有通氣開口，氣動載荷模擬單元用于承托有損襯砌，并使有損襯砌覆蓋于通氣開口處，氣動載荷模擬單元通過改變自身內腔的氣壓來模擬氣動載荷變化；溫度場模擬單元用于調節氣動載荷模擬單元內部氣體的溫度，以模擬溫度場變化。本發明提供的隧道襯砌在列車氣動荷載作用下力學性狀的模型試驗系統能實現在不同地應力場及不同氣體溫度場下，對有損襯砌連續氣動加載，提高模擬試驗的準確性。

技術領域

本發明屬于隧道襯砌模擬試驗技術領域，更具體地說，是涉及一種隧道襯砌在列車氣動荷載作用下力學性狀的模型試驗系統。

背景技術

隨著我國高速鐵路的發展，列車速度不斷提高，氣動荷載對有損襯砌的影響越來越大。我國的高鐵隧道多采用復合襯砌結構，該類型隧道在建設使用過程中受多種因素的影響，會不可避免的出現襯砌開裂等病害形式。室內模型試驗一直是土木工程領域重要的研究手段，對于模擬襯砌的一些力學性能起到重要作用，而在一般的隧道襯砌研究試驗中，主要以地應力場的影響研究為主，缺乏一種能夠在多場環境中模擬有損襯砌力學性狀的裝置，不利于全面可靠的評估自然環境對有損襯砌的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種隧道襯砌在列車氣動荷載作用下力學性狀的模型試驗系統，旨在解決現有的模擬試驗裝置中不能在多場環境中對有損襯砌進行模擬試驗，導致模擬所得數據可靠性欠缺的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種隧道襯砌在列車氣動荷載作用下力學性狀的模型試驗系統，包括：

地應力場模擬單元，用于在有損襯砌的頂部及側部模擬施加地應力；

氣動載荷模擬單元，頂部設有通氣開口，所述氣動載荷模擬單元用于承托有損襯砌，并使有損襯砌覆蓋于所述通氣開口處，所述氣動載荷模擬單元通過改變自身內腔的氣壓來模擬氣動載荷變化；以及

溫度場模擬單元，用于調節所述氣動載荷模擬單元內部氣體的溫度，以模擬溫度場變化。

作為本申請另一實施例，所述地應力場模擬單元包括：

第一支架；以及

頂撐構件，設有多個，多個所述頂撐構件分別連接于所述第一支架，多個所述頂撐構件用于分別從有損襯砌的頂部和側部對有損襯砌施壓。

作為本申請另一實施例，所述頂撐構件為液壓千斤頂。

作為本申請另一實施例，所述氣動載荷模擬單元包括：

第二支架；

密封箱，設于所述第二支架上部，所述通氣開口設于所述密封箱頂部，所述密封箱用于承托有損襯砌，并使有損襯砌覆蓋于所述通氣開口處；以及

氣壓調節組件，與所述密封箱的內腔連通，并用于調節所述密封箱內腔的氣壓。

作為本申請另一實施例，所述氣壓調節組件包括：

通氣管道，所述通氣管道連通于所述密封箱的內腔；

活塞，滑動設于所述通氣管道內；以及

活塞驅動機構，連接于所述活塞，并通過驅動所述活塞滑動改變所述密封箱內腔的氣壓。

作為本申請另一實施例，所述活塞驅動機構包括：

第一外殼，連接于所述通氣管道；

驅動電機，固設于所述第一外殼內；以及

曲柄連桿結構，分別與所述活塞及所述驅動電機的輸出軸連接。