CN105667541A - 中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置 - Google Patents

中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置，包括电感式应变计和电感式传感器测试仪器，所述电感式应变计包括地锚螺纹钢筋组、下法兰盘、感应线圈、上法兰盘、锚板和磁铁；路基在发生沉降时能带动感应线圈同步沉降，承轨梁底板在发生沉降时能带动磁铁同步沉降，当路基产生的沉降与承轨梁底板产生的沉降不同时，磁铁与感应线圈相互切割产生电流，通过电感式传感器测试仪器即可得到承轨梁底板与路基的沉降差值。本发明的数据读取设置在路基封闭线路以外，不受线路封闭、列车运行量大及承轨梁顶部轨排空间限制的影响，可随时进行观测承轨梁底板与路基之间的沉降差值。

Description

中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置
技术领域
本发明属于中低速磁浮低置线路结构领域，更具体地，涉及中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置。
背景技术
中低速磁悬浮轨道交通属于一种新型交通方式，目前国内外的研究成果较少，全世界开通运营的线路更是少数。目前只有2005年3月日本建设开通的中低速磁悬浮铁路商业运行线-东部丘陵线和2014年6月韩国开通的中低速磁悬浮铁路商务运行线。而中国的中低速磁悬浮交通目前只有国防科技大学试验线、青城山试验线、唐山实验线，但没有投入运营的正式线路，且均以高架结构为主，鲜见有关低置线路承轨梁底板与路基沉降脱空值监测的研究与应用。
在轮轨铁路系统中，路基地段采用桩基筏板结构加固地基时，当地基为欠固结土、填土、松软土、湿陷性黄土等类型时，随着后期地基土沉降变形的发生，筏板由于由嵌入持力层的桩基支撑而与地基产生沉降脱空现象，造成筏板下桩基顶部裸露，恶化了桩基筏板结构的受力条件，因此需要对脱空情况进行监测以采取措施进行处理。已公布的发明专利CN103276755B提供了一种用于筏板基础底部土体脱空变形的监测装置，包括位于筏板下方水平布置的钢板，钢板底面设有将钢板锚固于筏板下方的地基土中的锚杆，钢板顶面固定有竖直设置的内侧钢筋，内侧钢筋外套设有与筏板整体浇筑在一起的竖直设置的筏板钢管，筏板钢管外套设有固定于路堤内的外侧护管。该监测装置采用游标卡尺进行测量，尽管精度高，但运营期间由于列车持续运行，很难实现人工测量，且受测量人员素质、天气等影响，测量质量不易保障。
与轮轨高速铁路系统不同，在中低速磁悬浮交通工程中，低置线路地段承轨梁通常由底板及底板上部的梁式结构组成，梁式结构承担轨道及列车荷载，底板埋置于路基顶部，将梁式结构及上部荷载传递于路基顶部。承轨梁底板类似于埋置于路基顶部的连续弹性地基梁，受地基地质条件、地基加固措施及承轨梁节间连接方式影响，承轨梁底板下路基发生不均匀沉降时，底板与路基之间不可避免的发生脱空沉降。若参照轮轨铁路系统中桩基筏板结构与地基脱空监测装置，则存在以下几个问题：首先，磁浮轨道交通为全封闭线路，列车运行量大，且受承轨梁顶部轨排空间限制，很难实现人工测量；其次，人工测量受测量人员素质、天气气候因素等影响，测量质量难以得到保障；再者，承轨梁设置于路基顶部，采用常规监测装置，其中的钢管及钢管外套贯穿承轨梁会破坏承轨梁结构的整体性，且钢管及外套采用的钢制材质导电，一定情况下影响磁浮列车的安全运行。因此，轮轨铁路系统中路基与地基脱空监测装置不能直接用于磁浮交通工程。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，为解决常规轮轨铁路沉降脱空监测装置不能用于中低速磁浮交通工程低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测问题，本发明提出了中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置，该结构既要避免磁浮轨道交通全封闭、列车运行量大及轨排空间限制造成的人工测量困难的问题，又要保证测量精度和承轨梁结构的完整性，且不影响磁浮列车的安全运行。
为实现上述目的，按照本发明，提供了中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置，其特征在于，包括电感式应变计和电感式传感器测试仪器，所述电感式应变计包括地锚螺纹钢筋组、下法兰盘、感应线圈、上法兰盘、锚板和磁铁，其中，
所述地锚螺纹钢筋组包括多根竖直设置的地锚螺纹钢筋，每根地锚螺纹钢筋的下端均固定连接在路基基床表层以下部分上；
所述下法兰盘固定连接在所述地锚螺纹钢筋组的顶端；
所述感应线圈竖直设置并且其下端固定连接在所述下法兰盘上，路基在发生沉降时能带动感应线圈同步沉降；
所述锚板和上法兰盘分别固定在承轨梁底板内部及承轨梁底板的底部并且二者固定连接，所述上法兰盘位于所述感应线圈的上方并且二者之间存在间距，其中所述承轨梁底板位于所述路基基床表层以下部分的上方；
所述磁铁竖直设置并且其顶端固定在所述上法兰盘上，所述磁铁的下端伸入所述感应线圈内，所述承轨梁底板在发生沉降时能带动磁铁同步沉降；
所述电感式传感器测试仪器通过导线与所述感应线圈连接；
路基的沉降和/或承轨梁底板的沉降能使磁铁与感应线圈相互切割产生电流，然后通过电感式传感器测试仪器即可得到承轨梁底板与路基的沉降差值。
优选地，所述电感式应变计还包括用于保护感应线圈的波纹管，所述波纹管的上端固定连接在所述上法兰盘上，其下端伸入所述感应线圈内；所述磁铁的下端伸入所述波纹管内。
优选地，所述磁铁整体呈倒T形，所述波纹管的下端抵靠所述磁铁的下端。
优选地，所述磁铁的下端抵靠在所述下法兰盘上。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的数据读取设置在路基封闭线路以外，不受线路封闭、列车运行量大及承轨梁顶部轨排空间限制的影响，可随时进行观测承轨梁底板与路基之间的沉降差值。
(2)本发明采用电感式传感器测试仪器对沉降脱空数据值进行读数，不受测量人员素质、天气气候因素等影响，测量质量容易得到保障。
(3)本发明固定于承轨梁底板与路基之间，无需贯穿承轨梁，不破坏承轨梁结构的整体性，不影响磁浮列车的安全运行。
附图说明
图1是本发明安装在轨道支撑结构上的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1，中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置，该监测装置安装在轨道支撑结构上，所述轨道支撑结构上设置有坑槽2，并且所述轨道支撑结构按从上至下的顺序包括承轨梁底板4(其为承轨梁的一部分)、垫层5和路基8，路基8包括路基基床表层6和基床表层以下部分7，并且所述承轨梁底板4与所述垫层5接触，所述垫层5与所述路基基床表层6接触，所述路基基床表层6与所述基床表层以下部分7接触；
本脱空值监测的装置包括电感式应变计1和电感式传感器测试仪器，所述电感式应变计1设置于所述坑槽2处，所述电感式应变计1包括地锚螺纹钢筋组1.4、下法兰盘1.3、感应线圈1.2、磁铁1.1、上法兰盘1.5、锚板1.6，其中，所述地锚螺纹钢筋组1.4包括多根竖直设置的地锚螺纹钢筋，每根地锚螺纹钢筋的下端均穿过所述路基基床表层6后伸入所述基床表层以下部分7内，并且每根地锚螺纹钢筋的下端均固定连接在所述基床表层以下部分7上，所述下法兰盘1.3固定连接在所述地锚螺纹钢筋组1.4的顶端，所述感应线圈1.2竖直设置并且其下端固定连接在所述下法兰盘1.3上，所述路基8在发生沉降时能带动感应线圈1.2同步沉降；所述锚板1.6和上法兰盘1.5分别固定在承轨梁底板4内部及承轨梁底板4的底部并且二者固定连接，所述锚板1.6位于所述上法兰盘1.5的上方，所述上法兰盘1.5位于所述感应线圈1.2的上方并且二者之间存在间距，其中所述承轨梁底板位于所述路基的上方；所述磁铁1.1竖直设置并且其顶端固定在所述上法兰盘1.5上，所述承轨梁底板4在发生沉降时能带动磁铁1.1同步沉降，所述电感式传感器测试仪器通过导线1.8与所述感应线圈1.2连接，所述磁铁1.1的下端伸入所述感应线圈1.2内，当路基8产生的沉降与承轨梁底板4产生的沉降不同时，磁铁1.1与感应线圈1.2相互切割产生电流，通过电感式传感器测试仪器即可得到承轨梁底板4与路基8的沉降差值(沉降脱空值)。
进一步，所述坑槽2内设置有坑槽回填材料3并且该坑槽回填材料3填满所述坑槽2，以用于固定所述电感式应变计，所述坑槽回填材料3的上端抵住所述承轨梁底板4，其下端抵住所述路基基床表层6，所述坑槽回填材料3包括自下而上分层回填的水泥砂浆3.1、中粗砂3.2和水泥砂浆3.1。
进一步，所述电感式应变计还包括用于保护感应线圈1.2的波纹管1.7，所述波纹管1.7的上端固定连接在所述上法兰盘上，其下端伸入所述感应线圈1.2内。
进一步，所述磁铁整体呈倒T形，所述波纹管的下端抵靠所述磁铁的下端，而且所述磁铁的下端抵靠在所述下法兰盘上。
中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置的具体实施过程如下：
(1)施作低置线路承轨梁下土工基础(承轨梁底板下垫层5、路基基床表层6、基床表层以下部分7)，根据设计位置、尺寸等开挖坑槽2。
(2)灌注坑槽底部回填材料水泥砂浆3.1，水泥砂浆3.1达到设计强度后施作电感式应变计1的地锚螺纹钢筋组1.3，并在地锚螺纹钢筋组1.3上部依次安装下法兰盘1.2、磁铁及感应线圈1.1、波纹管1.6，并将导线1.7从下法兰盘1.2下部引出。
(3)回填、灌注坑槽中部中粗砂3.2及顶部回填材料水泥砂浆3.1，水泥砂浆3.1达到设计强度后安装上法兰盘1.4、锚板1.5。
(4)绑扎承轨梁4的钢筋，将钢筋与电感式应变计1的上法兰盘1.4、锚板1.5一同浇筑于承轨梁4混凝土内，待承轨梁达到设计强度后，通过电感式传感器测试仪器的测试初始值设置为零，调试完毕后即可。
本发明的路基8产生沉降时，带动下法兰盘1.3与感应线圈1.2产生同步沉降位移，而磁铁1.1的沉降状态与承轨梁底板4保持一致，当路基8产生的沉降大于承轨梁底板4的沉降时，二者产生的沉降差导致磁铁1.1与感应线圈1.2相互切割产生电流，通过换算可精确得到二者位移差值。坑槽2为脱空值监测装置提供安装空间，坑槽2内自下而上分层回填水泥砂浆3.1、中粗砂3.2与水泥砂浆3.1，起固定磁铁1.1与感应线圈1.2的作用。波纹管1.7伸入感应线圈1.2内，起保护感应线圈1.2的作用。导线1.8将磁铁1.1与感应线圈1.2相互切割产生电流信号传递至方便测试的导线端口保护箱处，由电感式传感器测试仪器将沉降脱空数据值读出。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.中低速磁浮低置线路承轨梁与路基沉降脱空值监测装置，其特征在于，包括电感式应变计和电感式传感器测试仪器，所述电感式应变计包括地锚螺纹钢筋组、下法兰盘、感应线圈、上法兰盘、锚板和磁铁，其中，
所述地锚螺纹钢筋组包括多根竖直设置的地锚螺纹钢筋，每根地锚螺纹钢筋的下端均固定连接在路基基床表层以下部分上；
所述下法兰盘固定连接在所述地锚螺纹钢筋组的顶端；
所述感应线圈竖直设置并且其下端固定连接在所述下法兰盘上，路基在发生沉降时能带动感应线圈同步沉降；
所述锚板和上法兰盘分别固定在承轨梁底板内部及承轨梁底板的底部并且二者固定连接，所述上法兰盘位于所述感应线圈的上方并且二者之间存在间距，其中所述承轨梁底板位于所述路基基床表层以下部分的上方；
所述磁铁竖直设置并且其顶端固定在所述上法兰盘上，所述磁铁的下端伸入所述感应线圈内，所述承轨梁底板在发生沉降时能带动磁铁同步沉降；
所述电感式传感器测试仪器通过导线与所述感应线圈连接；
路基的沉降和/或承轨梁底板的沉降能使磁铁与感应线圈相互切割产生电流，然后通过电感式传感器测试仪器即可得到承轨梁底板与路基的沉降差值。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述电感式应变计还包括用于保护感应线圈的波纹管，所述波纹管的上端固定连接在所述上法兰盘上，其下端伸入所述感应线圈内；所述磁铁的下端伸入所述波纹管内。
3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述磁铁整体呈倒T形，所述波纹管的下端抵靠所述磁铁的下端。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述磁铁的下端抵靠在所述下法兰盘上。
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