CN111879364A - 一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，包括试验用隧道衬砌、垂向作动器、试验用房屋建筑和数据采集传感器，试验用隧道衬砌为在空旷地区按照实际地铁隧道原形在底下开挖出的一段隧道，在此隧道内施工得到试验用隧道衬砌并铺设地铁铁轨，试验用隧道衬砌的顶部设置有轨道，垂向作动器在试验用隧道衬砌内分布有若干个，垂向作动器顶部与轨道滑动连接，垂向作动器的底端与铁轨滑动连接，垂向作动器能够沿着轨道左右滑动；试验用房屋建筑设置于试验用隧道衬砌的上方地面上，数据采集传感器分布于隧道顶部的周边地表和试验用房屋建筑上；本发明不仅可以实现模型试验的可控性，也可以实现原位试验的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及地下轨道交通技术领域，特别是涉及一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台。
背景技术
随着经济的发展和城市地面交通的不断紧张，越来越多的城市修建地铁，然而地铁在缓解城市的交通压力的同时也带来了一系列的问题。比如，地铁通常修建在城市市区，很多建筑紧邻地铁运营线路，地铁列车在快速运行中产生了非常大的振动和噪音等，对周边环境的影响不可忽视。
目前比较关心的地铁交通引起的环境振动的主要集中在三个方面：地铁运行引起的地面振动、对周边邻近建筑物的振动影响和对精密仪器设备的影响。据有关文献分析，地铁列车引起的振动，一般都低于导致建筑结构破坏的振动，但是它能引起门窗及室内物件的颤抖，使人明显感到不适。而地铁列车的振动对建筑物的影响是长期的，它可能引起应力集中和动力疲劳现象，甚至会导致地基液化、不均匀沉降或基础整体下降。同时，结构振动舒适度也受影响而降低，导致地铁运营线路旁边的生活区居民生活质量大大降低。振动舒适度指人对所受振动的主观感受，它不仅与振动的形式、强度有关，还与人的生理心理特征及所处的形式、强度有关。
目前对于此类问题的研究主要是采用现场测试、数值模拟相结合的方法。此类研究方法限制比较大，比如，现场测试主要是通过在现场建筑布设传感器，楼房的结构和位置固定，不能按照研究者的研究思路进行分析，并且在住户家进行研究扰民程度大，很多居民配合度非常低。数值模拟分析此类问题时，通常只能得到楼房主体结构振动方面的结果数据，而实际中的振动是多方面的，模拟结果与真实的反应有一定出入，同时楼房振动舒适度也不能通过数值模拟去反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，以解决上述现有技术存在的问题，不仅可以实现模型试验的可控性，也可以实现原位试验的精准性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，包括试验用隧道衬砌、垂向作动器、试验用房屋建筑和数据采集传感器，所述试验用隧道衬砌为在空旷地区按照实际地铁隧道原形在底下开挖出的一段隧道，在此隧道内施工得到试验用隧道衬砌并铺设地铁铁轨，试验用隧道衬砌的顶部设置有轨道，所述垂向作动器在所述试验用隧道衬砌内分布有若干个，所述垂向作动器顶部与所述轨道滑动连接，所述垂向作动器的底端与铁轨滑动连接，所述垂向作动器能够沿着所述轨道左右滑动；所述试验用房屋建筑设置于所述试验用隧道衬砌的上方地面上，所述数据采集传感器分布于隧道顶部的周边地表和试验用房屋建筑上。
优选地，地铁铁轨的两条铁轨的顶部均分布有所述垂向作动器，两条铁轨上的垂向作动器两两相对设置，相对的两个所述垂向作动器底部共用一个加载梁，所述加载梁的底部与两条铁轨滑动连接。
优选地，还包括液压源，所述液压源通过液压油管线给各个垂向作动器提供液压油。
优选地，所述液压源设置于地下室内。
优选地，所述试验用房屋建筑为混凝土建筑或钢结构建筑。
优选地，所述数据采集传感器包括动态土压力传感器、动态沉降计、位移传感器和加速度传感器。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明提供的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，由隧道足尺模型、激励系统、控制系统和监测系统组成，本发明不仅可以实现模型试验的可控性，也可以实现原位试验的精准性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中地铁振动对周边环境影响的大型试验平台的横断面图；
图2为本发明中地铁振动对周边环境影响的大型试验平台的纵断面图；
图中：1-垂向作动器；2-加载梁；3-液压油管线；4-试验用隧道衬砌；5-铁轨；6-液压源；7-试验用房屋建筑；8-数据采集传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，以解决现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例中的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，如图1所示，包括包括试验用隧道衬砌4、垂向作动器1、试验用房屋建筑7和数据采集传感器8，试验用隧道衬砌4为在空旷地区按照实际地铁隧道原形在底下开挖出的一段隧道，在此隧道内施工得到试验用隧道衬砌4并铺设地铁铁轨5，试验用隧道衬砌4的顶部设置有轨道，垂向作动器1在试验用隧道衬砌4内分布有若干个，垂向作动器1顶部与轨道滑动连接，垂向作动器1的底端与铁轨5滑动连接，垂向作动器1能够沿着轨道左右滑动；试验用房屋建筑7设置于试验用隧道衬砌4的上方地面上，数据采集传感器8分布于隧道顶部的周边地表和试验用房屋建筑7上。
于本具体实施例中，地铁铁轨5的两条铁轨5的顶部均分布有垂向作动器1，两条铁轨5上的垂向作动器1两两相对设置，相对的两个垂向作动器1底部共用一个加载梁2，加载梁2的底部与两条铁轨5滑动连接。
于本具体实施例中，还包括液压源6，液压源6通过液压油管线3给各个垂向作动器1提供液压油，液压源6设置于地下室内，考虑扩容增容，冷却塔布置室外。
于本具体实施例中，试验用房屋建筑7为混凝土建筑或钢结构建筑；数据采集传感器8包括动态土压力传感器、动态沉降计、位移传感器和加速度传感器等。
本发明的具体实施步骤如下：
1)、试验平台采用1:1足尺，地点选择空旷的地区，比如小山头或者平坦区域，按照实际原型在地下开挖出一段隧道，施工试验用隧道衬砌4，铺设地铁铁轨5；
2)、地铁运行荷载由多个垂向作动器1实现，垂向作动器1通过操作系统控制可以实现反力、振幅等控制，荷载波形可以输入正弦波、方波、角波、斜波和外部输入波等；
3)、垂向作动器1顶部通过移动钢板固定于隧道上方轨道实现反力的加载，垂向作动器1可以沿着隧道上方轨道移动到任意位置；
4)、油源布置于地下室，考虑扩容增容，冷却塔布置室外；
5)、隧道上方地面可以根据需求建设多层混凝土或者钢结构房屋，用于研究楼房受到的振动影响和人体舒适度分析；
6)、隧道周边地层、地表和房屋建筑内都可以布设传感器用于采集数据。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，其特征在于：包括试验用隧道衬砌、垂向作动器、试验用房屋建筑和数据采集传感器，所述试验用隧道衬砌为在空旷地区按照实际地铁隧道原形在底下开挖出的一段隧道，在此隧道内施工得到试验用隧道衬砌并铺设地铁铁轨，试验用隧道衬砌的顶部设置有轨道，所述垂向作动器在所述试验用隧道衬砌内分布有若干个，所述垂向作动器顶部与所述轨道滑动连接，所述垂向作动器的底部与地铁铁轨滑动连接，所述垂向作动器能够沿着所述轨道左右滑动；所述试验用房屋建筑设置于所述试验用隧道衬砌的上方地面上，所述数据采集传感器分布于隧道顶部的周边地表和试验用房屋建筑上。
2.根据权利要求1所述的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，其特征在于：地铁铁轨的两条铁轨的顶部均分布有所述垂向作动器，两条铁轨上的垂向作动器两两相对设置，相对的两个所述垂向作动器底部共用一个加载梁，所述加载梁的底部与两条铁轨滑动连接。
3.根据权利要求1所述的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，其特征在于：还包括液压源，所述液压源通过液压油管线给各个垂向作动器提供液压油。
4.根据权利要求3所述的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，其特征在于：所述液压源设置于地下室内。
5.根据权利要求1所述的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，其特征在于：所述试验用房屋建筑为混凝土建筑或钢结构建筑。
6.根据权利要求1所述的地铁振动对周边环境影响的大型试验平台，其特征在于：所述数据采集传感器包括动态土压力传感器、动态沉降计、位移传感器和加速度传感器。
Priority Applications (2)
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