本发明专利技术涉及一种用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法。方法包括：构建棚洞结构模型，布设电阻应变仪、压力传感器、加速度传感器；释放落锤，获取采集数据；利用采集数据，计算落锤与棚洞结构模型接触的瞬间冲击力、棚洞结构模型的响应冲击力、棚洞结构模型的反馈冲击力；通过瞬间冲击力、响应冲击力和反馈冲击力的数值比较和误差判断，校准响应冲击力，得到最终冲击力，判断安全性。本发明专利技术对类似灾害进行试验室模拟，将仪器采集数据经反演后确定结构承受的实际冲击力，带入结构检算后判定结构的安全性，计算过程清晰、准确，实现了棚洞结构承受落石冲击力的量化，较以往仅凭经验判断更可靠，保障棚洞结构承受落石冲击力后的服役安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路工程试验，具体涉及一种用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法。
技术介绍
1、复杂艰险山区地形地貌复杂，导致危岩落石、泥石流、滑坡和地震等地质灾害频发。而危岩落石又是山岭地区修建铁路、公路等交通线路中经常面临和需要防治的地质灾害之一。对于交通线路中的落石灾害，目前一般采用加盖棚洞结构的工程措施进行防治。
2、然而，针对落石冲击棚洞等结构的动力响应还没有可靠的算法，结构一旦承受巨大的落石冲击后发生不同程度的损伤，这时结构应该继续服役还是加固后服役仅能凭经验判断，缺乏定量的科学分析。
3、因此，有必要提出新的措施，克服上述缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，以解决目前只能依赖经验判断棚洞结构承受落石冲击后是否继续服役的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，所述方法包括：
4、构建棚洞结构模型；
5、在棚洞结构模型内预先布设电阻应变仪；
6、于棚洞结构模型底部预先布设压力传感器；
7、于棚洞结构模型上方悬吊落锤，在落锤上布设加速度传感器；
8、释放落锤，落锤冲击棚洞结构模型时，获取电阻应变仪、压力传感器和加速度传感器的采集数据；
9、利用加速度传感器的采集数据，计算落锤与棚洞结构模型接触的瞬间冲击力；
>10、利用电阻应变仪的采集数据，计算棚洞结构模型的响应冲击力；11、利用压力传感器的采集数据，计算棚洞结构模型的反馈冲击力；
12、通过瞬间冲击力、响应冲击力和反馈冲击力的数值比较和误差判断，校准响应冲击力，得到最终冲击力。
13、进一步地，构建棚洞结构模型，包括：
14、棚洞结构模型为钢筋混凝土结构，内部具有承受抗弯作用的网状的棚洞钢筋，两侧底部由棚洞支墩支撑。
15、进一步地，在棚洞结构模型内预先布设电阻应变仪，包括：
16、棚洞钢筋绑扎时，在承受结构冲击的典型部位的钢筋处绑扎电阻应变仪，之后浇筑棚洞结构混凝土；
17、典型部位包括跨中、1/4跨、支点位。
18、进一步地，于棚洞结构模型底部预先布设压力传感器，包括：
19、在棚洞支墩底部预留压力传感器套筒，压力传感器套筒处布设压力传感器。
20、进一步地，于棚洞结构模型上方悬吊落锤，在落锤上布设加速度传感器，包括：
21、落锤表面为钢板壳体，内部灌注混凝土；
22、混凝土灌注前预埋钢绞线吊绳；
23、钢绞线吊绳悬吊于塔架挂钩；
24、落锤顶部预留凹槽，凹槽中嵌固加速度传感器。
25、进一步地，利用加速度传感器的采集数据，计算落锤与棚洞结构模型接触的瞬间冲击力，包括：
26、加速度传感器与外部设置的加速度数采系统连线；
27、获取加速度数采系统的采集数据，计算落锤与棚洞结构模型接触的瞬间冲击力fa-max：
28、
29、fa-max＝mz×amax；
30、其中：
31、vz为落锤冲击棚洞结构模型的瞬时速度；
32、t为落锤从释放至冲击棚洞结构模型的时间；
33、ai为落锤从释放至棚洞结构模型的加速度时程；
34、mz为落锤的质量；
35、amax为落锤冲击棚洞结构模型过程的最大加速度时程。
36、进一步地，利用电阻应变仪的采集数据，计算棚洞结构模型的响应冲击力，包括：
37、电阻应变仪与外部设置的应变数采系统连线；
38、获取应变数采系统的采集数据，计算棚洞结构模型的响应冲击力fb-max：
39、σz＝εmax×e；
40、fb-max＝σz×jwz；
41、其中：
42、σz为棚洞钢筋最大应力；
43、εmax为棚洞钢筋测得最大应力；
44、e为钢筋弹性模量；
45、jwz为弯矩转换系数与截面抗弯刚度的乘积。
46、进一步地，利用压力传感器的采集数据，计算棚洞结构模型的反馈冲击力，包括：
47、压力传感器与外部设置的压力传感器数采系统连线；
48、获取压力传感器数采系统的采集数据，计算棚洞结构模型的反馈冲击力fc-max：
49、fc-max＝fzd-(mz+mp)g；
50、其中：
51、fzd为落锤冲击时棚洞支墩底的最大竖向反力；
52、mp为棚洞结构模型的质量；
53、g为重力加速度。
54、进一步地，通过瞬间冲击力、响应冲击力和反馈冲击力的数值比较和误差判断，校准响应冲击力，得到最终冲击力，包括：
55、对瞬间冲击力、响应冲击力和反馈冲击力进行数值比较，满足
56、fa-max＞fb-max＞fc-max；
57、对瞬间冲击力、响应冲击力和反馈冲击力进行误差判断，满足
58、且
59、重复数值比较和误差判断，由多组数据提取后对响应冲击力fb-max校准，形成最终冲击力fmax。
60、进一步地，所述方法还包括：
61、构建棚洞结构模型后，在棚洞结构模型顶部浇筑缓冲层围挡，在缓冲层围挡内铺设缓冲层；
62、释放落锤时，令落锤冲击缓冲层。
63、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
64、本专利技术提供了一种用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，对类似灾害进行试验室模拟，将仪器采集数据经反演后确定结构承受的实际冲击力，将该冲击力荷载带入结构检算后判定结构的安全性，计算过程清晰、准确，实现了棚洞结构承受落石冲击力的量化，较以往仅凭经验判断更可靠，保障棚洞结构承受落石冲击力后的服役安全。
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【技术保护点】
1.用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
10.根据权利要求1所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的用于量化棚洞结构承受落石冲击力的试验校准方法，其特征在于：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琛，高明昌，杨少军，赵飞，张景利，史先伟，杨哲，黄瑞峰，孙宇佳，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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