一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝置的製作方法

2023-07-10 21:49:36 1

專利名稱：一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的高速鐵路實驗裝置，特別涉及研究高速鐵路動力響應和長
期沉降規律的模型試驗裝置。
背景技術：
在本發明之前，在高速鐵路動力響應和沉降規律的研究試驗中，室內動力試驗和 現場試驗是常用的方法。室內動力試驗包括動三軸儀、空心圓柱扭轉儀。這些試驗的研究對 象都是土樣，分析的都是土樣微元體的動力特性，這和現場路基的受力特性有很大的不同。 且上述試驗研究對振動荷載的模擬，大多局限於對稱正弦循環荷載，有別於交通荷載的振 動的脈衝特性，研究的重點也基本上局限於動應力大小和循環次數對變形的影響。現場試 驗研究方面，由於受到測試條件、測試儀器以及費用等的限制，目前只能對軌道交通荷載作 用下的路基進行振動位移、速度和加速度測試，而沒能對地基內部列車引起的動應力進行 測試，使得對地基內部動應力的研究局限在理論分析範圍內，現有的大部分研究僅局限於 軌道交通荷載引起的地面振動對周圍環境的影響方面。而且現場試驗是建立在已有高速鐵 路的基礎上的，對於尚未修建或通車的車速300km/h以上的高速鐵路，無法進行試驗研究， 也就不能對其動力響應和長期沉降規律作出預測。總之，對於考慮循環荷載的脈衝特性合 理地模擬軌道交通荷載作用下地基土的動力特性的研究很少，尤其是缺乏考慮複雜應力狀 態和應力路徑對土體中動應力、動應變發展過程的影響研究，然而這一點恰恰是交通荷載 作用下地基土永久變形的理論研究與試驗研究相結合的關鍵。

發明內容
本發明的目的就在於克服上述缺陷，開發一種新型的研究高速鐵路動力響應和長
期沉降規律的模型試驗裝置。 本發明的技術方案是 —種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝置，採用等比例縮小的 模型模擬真實的高速鐵路路基和軌道，框架橫梁與框架豎梁相連支撐整個試驗裝置，液壓 千斤頂安裝在框架橫梁下面，通過計算機控制液壓千斤頂提供荷載作用在枕木的兩端，荷 載形式採用更為接近列車真實荷載的M型荷載。列車荷載隨時間的變化特性近似為M型， 而不是嚴格的正弦或半正弦荷載，試驗時可將實測的這種M型荷載作為輸入荷載，用以模 擬真實的列車荷載。在枕木兩端設置力傳感器測量由千斤頂提供給枕木的力的大小，在枕 木兩端旁放置支架，其上設置位移傳感器測量路基在豎直方向的位移和沉降值，在埋入路 基的豎管中設置加速度傳感器用來測量路基的加速度值，在地基中預埋土壓力盒測量地基 中的動應力大小。 本發明的優點在於採用等比例縮小的模型模擬真實的高速鐵路路基和軌道，路基 的受力狀況更加接近真實情況；採用更加接近列車真實荷載的M型荷載代替循環荷載，地基的動力響應的研究更加合理；採用一條連續的枕木，由楔形傳力板將荷載傳到枕木的兩 端；地基中預埋土壓力盒可以測量長期荷載作用下地基動應力的分布和變化規律，為長期 作用下的沉降預測提供依據；通過計算機控制液壓千斤頂提供的荷載，可以模擬預測時速 為400km/h以上的行車狀況，為我國高速鐵路的建設提出科學合理的建設。


圖1——本發明裝置橫向示意圖。
圖2——本發明裝置縱向示意圖。
圖3——M型列車荷載示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，框架橫梁1與框架豎梁2相連支撐整個試驗裝置，液壓千斤頂3 安裝在框架橫梁1下面，千斤頂由計算機4控制提供M型荷載，通過墊塊5和楔形傳力板6 傳到枕木7兩端的力傳感器8上，枕木7的兩端旁邊安裝支架9，上面設置位移傳感器10和 裝有加速度傳感器11的豎管，枕木直接鋪築在道碴層12上，道碴層12下為地基土體13，道 碴層12和地基土體13的兩側有側向鋼板14限制側向位移，底部有底部鋼板15提供支撐， 道碴層12和地基土體13內埋有土壓力盒16。 試驗時，由計算機4輸入如圖3所示的M型荷載的參數值，列車荷載隨時間的變化 特性近似為M型，而不是嚴格的正弦或半正弦荷載，試驗時輸入的這種M型荷載為實測值， 用以模擬真實的列車荷載。控制液壓千斤頂3產生相應的荷載，該荷載通過墊塊5和楔形 傳力板6傳到枕木7的兩端施加其上，荷載通過枕木7依次傳到道碴層12和地基土體13。 如此通過計算機4的控制反覆施加荷載研究動力響應和長期沉降規律。每次施加荷載後， 由力傳感器8測定傳到枕木7兩端的力的大小，由位移傳感器10測定路基的豎向位移值， 由加速度傳感器11測量路基的加速度值，由土壓力盒16測定路基相應位置的動應力，測得 的各項數據直接由計算機4採集並存儲。 本發明的保護範圍並不僅僅局限於本實施方式的描述。
權利要求
一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝置，採用等比例縮小的模型模擬高速鐵路路基和軌道，框架橫梁與框架豎梁相連支撐整個試驗裝置，液壓千斤頂安裝在框架橫梁下面，通過計算機控制液壓千斤頂提供荷載作用在枕木的兩端，在枕木兩端設置力傳感器測量由千斤頂提供給枕木的力的大小，在枕木兩端旁放置支架，其上設置位移傳感器測量路基在豎直方向的位移和沉降值，在埋入路基的豎管中設置加速度傳感器用來測量路基的加速度值，在地基中預埋土壓力盒測量地基中的動應力大小。
2. 根據權利要求1所述的一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝 置，其特徵在於模型模擬的為真實的高速鐵路路基和軌道。
3. 根據權利要求1所述的一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝 置，其特徵在於荷載形式採用接近列車真實荷載的M型荷載。
4. 根據權利要求1所述的一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝 置，其特徵在於採用一條連續的枕木，由楔形傳力板將荷載傳到枕木的兩端。
5. 根據權利要求1所述的一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝 置，其特徵在於地基中預埋土壓力盒還測量長期荷載作用下地基動應力的分布和變化規 律。
6. 根據權利要求1所述的一種研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝 置，其特徵在於通過計算機控制液壓千斤頂提供的荷載，可以模擬預測時速為400km/h以 上的行車狀況。
全文摘要
本發明涉及一種新型的高速鐵路實驗裝置，特別涉及研究高速鐵路動力響應和長期沉降規律的模型試驗裝置。可以模擬預測時速為400km/h以上的行車狀況，可以為長期作用下的沉降預測提供依據。
文檔編號E01B35/00GK101787716SQ20101012082
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者孫宏磊, 王軍, 蔡袁強, 郭林 申請人:王軍