测量地下车站底板浮力的模拟试验装置、安装及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，包括钢筋混凝土试验池，用于盛放地铁车站场地土体，该试验池内中部竖向设有钢内筒，其下方设有第一盲沟，第一盲沟顶面设有钢丝网片，钢内筒底部边缘与钢丝网片固定；钢内筒外侧设有第二盲沟，两个盲沟均通过对应的排水管和水位管与试验池外部连通；钢内筒底部通过底板连接组件与浮力测试底板连接，且浮力测试底板上设有若干压力传感器和位移传感器，钢内筒内竖向设置的钢结构支架底部与压力传感器连接，顶部与顶部支撑结构连接。本发明专利技术还公开了对应安装及试验方法。本发明专利技术能够有效地模拟盲沟排水条件下地下车站底板与水的作用，为地铁地下车站结构的抗浮稳定设计提供理论依据。提供理论依据。提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
测量地下车站底板浮力的模拟试验装置、安装及试验方法


[0001]本专利技术属于地下车站抗浮
，具体涉及一种用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置、安装及试验方法。

技术介绍

[0002]地铁地下车站埋深大，结构上部荷载较小，尤其是地下水位较浅的地区，受地下水浮力的影响较大，地下结构的抗浮问题突出。如何在既节约资源、能源，又对周边环境影响小的前提下，解决结构的抗浮问题，是大力发展地下空间必须解决的关键问题之一。泄水降压的主动抗浮方法，因其施工简单安全，造价相对较低，适应性强，在大埋深、地质条件复杂下的地铁车站中应用越来越多。然而尚无合理的理论方法表征主动抗浮下的水浮力，是目前制约泄水降压抗浮分析的一大难题，如取值过高，增大了工程项目的投资，取值偏低，则会导致结构物的抗浮稳定不能满足要求或上部结构的破坏，对于地铁车站的安全性带来巨大的风险。因此，研究盲沟泄水条件下地铁车站水浮力的形成机理与计算方法具有重要意义，其中，准确测试和评价车站底板的浮力性能是十分必要的关键问题。
[0003]为了获取地下车站底板的水浮力参数，需观测不同压力水头、不同排水方式的影响情况，在此条件上定量分析车站底板水浮力的变化，目前的室内外水浮力测试试验中，还未见用于测试盲沟泄水条件下底板水浮力的设备和方法。
[0004]综上，如需真实有效地计算盲沟泄水条件下地铁车站水浮力的大小，得到精确的水浮力作用关系与性能参数，针对工程实例和问题开发一种能测试其水浮力力学参数的试验装置尤为重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置、安装及试验方法，能够有效地模拟盲沟排水条件下地下车站底板与水的作用，为地铁地下车站结构的抗浮稳定设计提供理论依据。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供一种用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，包括钢筋混凝土试验池；
[0007]所述钢筋混凝土试验池内从下至上填充有粘土层和砂土层，砂土层顶部设有卵石层，钢筋混凝土试验池内中部竖向设有钢内筒，所述钢内筒底部设于粘土层中，顶部不低于砂土层的顶面标高；
[0008]所述钢内筒下方设有第一盲沟，第一盲沟顶面设有钢丝网片，钢内筒底部边缘与钢丝网片固定；所述钢内筒外侧设有第二盲沟，且第二盲沟设于粘土层内；所述第一盲沟和第二盲沟均通过对应的排水管和水位管与所述钢筋混凝土试验池外部连通；
[0009]所述钢内筒底部通过底板连接组件与浮力测试底板连接，两者连接处密封，且浮力测试底板可于底板连接组件内竖向限位移动；
[0010]所述浮力测试底板上设有若干压力传感器和位移传感器，其中压力传感器固定于
其顶部，且压力传感器可通过压缩变形测量当前压力值，所述钢内筒内竖向设置的钢结构支架底部与所述压力传感器连接，顶部与顶部支撑结构连接，所述顶部支撑结构固定于所述钢筋混凝土试验池池壁顶面。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述钢内筒底部内侧竖向间隔设有第一钢板条和第二钢板条，所述第一钢板条和第二钢板条内侧设有钢环(803)，所述浮力测试底板固定设于钢环之间；
[0012]所述钢环的环向槽内固定有限位销，且其一端位于第一钢板条和第二钢板条之间。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述钢环底面和第一钢板条底面设有柔性止水条，并通过螺栓组件将该柔性止水条与两者连接；同时所述钢环与第二钢板条顶面设有柔性止水条，并通过螺栓组件将该柔性止水条与两者连接。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述第一盲沟和第二盲沟连接的水位管，另一端与钢筋混凝土试验池外壁上对应的水位标识牌连通，以通过读数直观读出对应的水位。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述第一盲沟和第二盲沟连接的排水管于钢筋混凝土试验池外部设有独立的阀门。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述钢筋混凝土试验池外部设有阶梯，便于读取水位标识牌的底数，所述钢结构支架上设有阶梯，便于试验人员到达钢内筒底部。
[0017]按照本专利技术的第二个方面，提供一种所述的测量地下车站底板浮力的模拟试验装置的施工方法，包括如下步骤：
[0018]1)在试验场地施工钢筋混凝土试验池；
[0019]2)待钢筋混凝土试验池的混凝土强度达到设计强度后，采用分层压实的方法填埋试验池内的粘土层；
[0020]3)待粘土层填埋至设计标高后，在试验池内制作钢内筒底部的第一盲沟，且在该盲沟底部布置第一水位管和带阀门的第一排水管；
[0021]4)在第一盲沟顶面设置钢丝网片，并在准确定位的钢丝网片上安装钢内筒；
[0022]5)所述钢内筒安装完成后，在钢内筒与钢筋混凝土试验池之间继续装填土粘土层，并在钢内筒外侧相应的设计位置处设置环向的第二盲沟，并在第二盲沟底部布置第二水位管和带阀门的第二排水管；
[0023]6)继续装填土粘土层，并在粘土层上方装填砂土层和卵石层；
[0024]7)钢筋混凝土试验池填土达到设计标高后，在钢内筒内壁上安装底板连接组件和浮力测试底板，并在浮力测试底板底部安装若干位移传感器，顶部安装若干压力传感器；
[0025]8)吊装钢内筒中的钢结构支架，将其顶部和底部分别与顶部支撑结构和压力传感器连接。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述压力传感器和位移传感器安装完毕后，将各传感器的电缆线连接到钢筋混凝土试验池外部相应的数据采集箱中。
[0027]按照本专利技术的第三个方面，提供一种所述的测量地下车站底板浮力的模拟试验装置的试验方法，包括如下步骤：
[0028]S1：将现场取回的岩土体参照现场地质情况回填至第一盲沟底部；
[0029]S2：往钢筋混凝土试验池中逐级注水，根据第一水位管的稳定读数获取各压力水
头H，并按照式(1)计算不同压力水头下底部水压力值：
[0030]F＝γHA
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1)
[0031]式(1)中，F为不同压力水头下底部水压力值，γ为水的重度，H为压力水头，A为浮力测试底板面积；
[0032]S3：记录不同压力水头下压力传感器的读数N，通过式(2)分别求得不同压力水头下浮力测试底板与钢内筒侧壁之间的摩擦力f，并绘制不同压力水头下底部水压力值F1与摩擦力f的关系曲线；
[0033]F1＝N+G+f
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式(2)
[0034]式(2)中，F1为不同压力水头下底部水压力值，G为浮力测试底板的重量，N为不同压力水头下压力传感器的读数；
[0035]S4：排净钢筋混凝土试验池中的水，将现场取回的岩土参照现场地质情况继续回填至钢筋混凝土试验池要求标高并压实；
[0036]S5：往卵石层中注水并保持满水状态；
[0037]S6：待压力传感器与位移传感器读数稳定，即岩土体达到饱和时，根据步骤S3求得满水头工况下摩擦力f记录此时压力传感器的读数N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，其特征在于，包括钢筋混凝土试验池(1)；所述钢筋混凝土试验池(1)内从下至上填充有粘土层(2)和砂土层(3)，砂土层(3)顶部设有卵石层(18)，钢筋混凝土试验池(1)内中部竖向设有钢内筒(5)，所述钢内筒(5)底部设于粘土层(2)中，顶部不低于砂土层(3)的顶面标高；所述钢内筒(5)下方设有第一盲沟(4)，第一盲沟(4)顶面设有钢丝网片(7)，钢内筒(5)底部边缘与钢丝网片(7)固定；所述钢内筒(5)外侧设有第二盲沟(6)，且第二盲沟(6)设于粘土层(2)内；所述第一盲沟(4)和第二盲沟(6)均通过对应的排水管和水位管与所述钢筋混凝土试验池(1)外部连通；所述钢内筒(5)底部通过底板连接组件(8)与浮力测试底板(9)连接，两者连接处密封，且浮力测试底板(9)可于底板连接组件(8)内竖向限位移动；所述浮力测试底板(9)上设有若干压力传感器(10)和位移传感器(11)，其中压力传感器(10)固定于其顶部，且压力传感器(10)可通过压缩变形测量当前压力值，所述钢内筒(5)内竖向设置的钢结构支架(12)底部与所述压力传感器(10)连接，顶部与顶部支撑结构连接，所述顶部支撑结构固定于所述钢筋混凝土试验池(1)池壁顶面。2.根据权利要求1所述的用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，其特征在于，所述钢内筒(5)底部内侧竖向间隔设有第一钢板条(801)和第二钢板条(802)，所述第一钢板条(801)和第二钢板条(802)内侧设有钢环(803)，所述浮力测试底板(9)固定设于钢环(803)之间；所述钢环(803)的环向槽内固定有限位销(804)，且其一端位于第一钢板条(801)和第二钢板条(802)之间。3.根据权利要求2所述的用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，其特征在于，所述钢环(803)底面和第一钢板条(801)底面设有柔性止水条(805)，并通过螺栓组件将该柔性止水条(805)与两者连接；同时所述钢环(803)与第二钢板条(802)顶面设有柔性止水条(805)，并通过螺栓组件将该柔性止水条(805)与两者连接。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，所述第一盲沟(4)和第二盲沟(6)连接的水位管，另一端与钢筋混凝土试验池(1)外壁上对应的水位标识牌(17)连通，以通过读数直观读出对应的水位。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，所述第一盲沟(4)和第二盲沟(6)连接的排水管于钢筋混凝土试验池(1)外部设有独立的阀门。6.根据权利要求4所述的用于测量地下车站底板浮力的模拟试验装置，所述钢筋混凝土试验池(1)外部设有阶梯，便于读取水位标识牌(17)的读数，所述钢结构支架(12)上设有阶梯，便于试验人员到达钢内筒底部。7.一种根据权利要求1
‑
6任一项所述的测量地下车站底板浮力的模拟试验装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在试验场地施工钢筋混凝土试验池(1)；2)待钢筋混凝土试验池的混凝土强度达到设计强度后，采用分层压实的方法填埋试验池内的粘土层(2)；3)待粘土层(2)填埋至设计标高后，在试验池...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗会平，王金峰，曾铁梅，陶文涛，董杰，董俊，谢俊，于群丁，安晓晓，安旭文，李杉，郑傲寒，邹峰，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：