一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统

本发明涉及隧道与地下工程试验，特别是涉及一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统。

背景技术：

1、随着地下水位的上升使得土体趋于饱和状态，增大了在列车振动荷载的作用下发生砂土液化的风险。一旦地层出现液化地铁结构上浮，将大幅降低结构的耐久性及安全性，严重影响列车运行和生命安全，因此亟需研究该问题。

2、模型试验可在一定程度内模拟地铁结构抗浮安全性。现有模型试验涉及隧道抗浮安全性的研究主要是考虑现场监测及短时间列车振动作用，缺乏研究长期振动作用下地铁结构抗浮安全性。

3、因此，亟待提出一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性模型试验系统，满足科学研究及实际工程需求，为地铁结构抗浮安全性研究提供试验数据支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，包括：

3、模型试验箱，所述模型试验箱固定连接在底座上，所述模型试验箱内填充有土体；

4、地铁模型，包括车站模型和隧道模型，所述隧道模型一端固定连接在所述车站模型上，所述车站模型和所述隧道模型均设置在所述模型试验箱内；

5、振动模拟组件，包括支架和振动件，所述支架设置在所述车站模型内，所述振动件设置在所述支架上且伸入到所述隧道模型内，所述振动件与所述隧道模型接触设置；

6、水位模拟组件，包括储水容器和输送机构，所述储水容器设置在所述底座上，且通过所述输送机构与所述模型试验箱连通，所述输送机构用于向所述模型试验箱内输送水模拟水位高度。

7、优选的，所述振动件包括两激振器，两所述激振器均通过固定夹具安装在支架上，所述激振器底端固定连接有力传感器，所述力传感器与所述隧道模型内的道床接触设置。

8、优选的，所述输送机构包括管道，所述模型试验箱上开设有进水口和出水口，所述储水容器通过所述管道与所述进水口连通，所述管道上安装有水泵。

9、优选的，所述支架包括固定连接在所述车站模型内的若干立柱，所述立柱顶端固定连接有固定水平杆，所述固定水平杆一端伸入到所述隧道模型内且滑动连接有滑动水平杆，两所述激振器分别设置在所述固定水平杆和所述滑动水平杆上，所述滑动水平杆通过螺栓与所述固定水平杆限位连接。

10、优选的，所述模型试验箱包括若干竖向钢立柱和若干水平连接杆，若干所述竖向钢立柱和若干所述水平连接杆拼接成箱体结构，所述箱体结构侧壁上设置有玻璃挡板，所述箱体结构后端固定连接有背板，所述箱体结构前端设置有观察窗。

11、优选的，所述模型试验箱上设置有水位计和压力表。

12、优选的，所述车站模型由若干钢板组成，所述隧道模型为石膏浇筑结构。

13、优选的，包括数控平台，所述数控平台固定连接在所述底座上，所述激振器和所述水泵分别与所述数控平台电性连接。

14、优选的，还包括监测系统，所述监测系统的监测端伸入到所述模型试验箱内的土体内。

15、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

16、本发明提供的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，通过设置的振动件对地铁结构进行振动模拟，同时设置的支架对振动件位置进行调节，可以实现不同振动位置的试验，方便了试验不同工况的变换，实现长期振动作用下地铁结构抗浮安全性模型试验，通过设置的水位模拟组件向模型箱内输送水，可以实现模拟不同地下水位条件，普适性更强；可准确的控制振动荷载大小、振动频率、时间间隔的同时控制水位，可模拟综合性更强、更复杂、准确度要求更高的相关试验。

技术特征：

1.一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：所述振动件包括两激振器(7)，两所述激振器(7)均通过固定夹具(8)安装在支架(5)上，所述激振器(7)底端固定连接有力传感器(9)，所述力传感器(9)与所述隧道模型(4)内的道床接触设置。

3.根据权利要求2所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：所述输送机构包括管道(13)，所述模型试验箱(1)上开设有进水口(11)和出水口(12)，所述储水容器(10)通过所述管道(13)与所述进水口(11)连通，所述管道(13)上安装有水泵(14)。

4.根据权利要求2所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：所述支架(5)包括固定连接在所述车站模型(3)内的若干立柱(51)，所述立柱(51)顶端固定连接有固定水平杆(52)，所述固定水平杆(52)一端伸入到所述隧道模型(4)内且滑动连接有滑动水平杆(53)，两所述激振器(7)分别设置在所述固定水平杆(52)和所述滑动水平杆(53)上，所述滑动水平杆(53)通过螺栓与所述固定水平杆(52)限位连接。

5.根据权利要求1所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：所述模型试验箱(1)包括若干竖向钢立柱(111)和若干水平连接杆(112)，若干所述竖向钢立柱(111)和若干所述水平连接杆(112)拼接成箱体结构，所述箱体结构侧壁上设置有玻璃挡板(113)，所述箱体结构后端固定连接有背板，所述箱体结构前端设置有观察窗(114)。

6.根据权利要求3所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：所述模型试验箱(1)上设置有水位计(15)和压力表(16)。

7.根据权利要求1所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：所述车站模型(3)由若干钢板组成，所述隧道模型(4)为石膏浇筑结构。

8.根据权利要求3所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：包括数控平台(6)，所述数控平台(6)固定连接在所述底座(2)上，所述激振器(7)和所述水泵(14)分别与所述数控平台(6)电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，其特征在于：还包括监测系统(17)，所述监测系统(17)的监测端伸入到所述模型试验箱(1)内的土体内。

技术总结
本发明涉及隧道与地下工程试验技术领域，公开了一种模拟长期振动作用下地铁结构抗浮安全性试验系统，包括模型试验箱；地铁模型，包括车站模型和隧道模型，车站模型和隧道模型均设置在模型试验箱内；振动模拟组件，包括支架和振动件，支架设置在车站模型内，振动件设置在支架上且伸入到隧道模型内，振动件与隧道模型接触设置；水位模拟组件，包括储水容器和输送机构，储水容器设置在底座上，且通过输送机构与模型试验箱连通，输送机构用于向模型试验箱内输送水模拟水位高度。本发明实现长期列车振动模拟试验，实现不同振动荷载大小、振动频率、时间间隔的同时控制水位，可模拟综合性强、准确度高。

技术研发人员：张成平,王李斌,牛晓凯,李巍,赵元昊,靳子贤,宋伟
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13