[发明专利]一种用于低真空隧道的单块管片原型实验装置

说明书

本发明公开了一种用于低真空隧道的单块管片原型实验装置，包括中空的支撑框架，设于支撑框架内的千斤顶加载装置，设于千斤顶加载装置下部的管片支撑装置，设于管片支撑装置下部的真空加载装置，设于管片支撑装置与千斤顶加载装置之间的水压加载装置，设于真空加载装置内部的加热装置和设于管片支撑装置上的数据采集模块；真空加载装置位于支撑框架的底部，水压加载装置位于管片支撑装置上。本发明具有如下有益效果：本发明考虑隧道管片结构在低真空运输环境中的特殊工况，进行管片结构的低真空、高温、水土环境模拟，这些措施可实现对低真空磁悬浮隧道管片结构运行环境的全面模拟，实验结果可对在低真空运输环境下隧道管片结构及接缝的水密性、气密性以及结构力学性能进行验证。

技术领域

本发明涉及交通运输前沿技术领域，尤其是涉及一种用于低真空隧道的单块管片原型实验装置，适用于低真空盾构隧道管片结构的复杂工况室内模拟。

背景技术

随着经济和技术的发展，现代社会对于速度的要求越来越高，磁悬浮铁路在世界范围内得到了快速发展，而构建真空管道交通系统，可使磁悬浮铁路突破轮轨铁路空气阻力的局限，大幅度提升速度。目前各国都在积极参与真空管道交通项目研究，国外SpaceX,Virgin Hyperloop One, HTT, ET3，加拿大TransPod，西班牙Zeleros等在计划或建造了低真空管道实验线，最高实验速度约387km/h。目前我国CIT-500检测列车实验速度已达605km/h，中车四方600km/h常导磁浮模型车已下线，中国航天科工集团正在进行低温超导磁浮列车的研究，西南交通大学正在进行高温超导磁浮列车的研究。

上述关于真空管道运输系统的研究多集中在列车空气动力学方面，而管道作为列车运行的载体，对真空系统的可靠运行有着至关重要的作用，因此有必要开展针对性研究。借助较为成熟的盾构隧道技术进行真空管道运输系统的建设，可节约稀有的地面土地资源，高效利用地下空间，隧道方案中直接利用盾构管片形成低真空系统运行空间的隧管合一方案结构形式简单，可减小隧道直径，降低工程成本，但盾构隧道管片结构在低真空复杂环境下的密封性能和力学行为有待试验探索。

管道内部抽真空后形成负压，使得外部气体有向管道内扩散补充的趋势，因此管片结构及接缝处的气密性必须满足密封要求；隧道周围有地下水的情况下，真空负压会进一步提高将地下水吸入管道内的可能，因此管片结构及接缝处的水密性能是否可靠，也需要进行实验验证；此外管道内列车运行引起的温度升高、低真空负压等工况对管片及接缝处的受力影响规律都有待实验探究。

发明内容

本发明为了克服现有技术中管道内部抽真空后密封性能不佳，真空负压导致的地下水吸入管道直接影响管道的可靠性，管道内列车运行引起的温度升高会影响管片及接缝处的受力，提出了一种用于低真空隧道的单块管片原型实验装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于低真空隧道的单块管片原型实验装置，包括中空的支撑框架，设于支撑框架内的千斤顶加载装置，设于千斤顶加载装置下部的管片支撑装置，设于管片支撑装置下部的真空加载装置，设于管片支撑装置与千斤顶加载装置之间的水压加载装置，设于真空加载装置内部的加热装置和设于管片支撑装置上的数据采集模块；真空加载装置位于支撑框架的底部，水压加载装置位于管片支撑装置上；支撑框架呈矩形。

作为优选，一种用于低真空隧道的单块管片原型实验装置还包括中央控制模块和真空泵管路，千斤顶加载装置、水压加载装置、真空加载装置、加热装置、数据采集模块和真空泵管路分别与中央控制模块电连接。

作为优选，所述管片支撑装置包括2个设于支撑框架下部的混凝土墩，混凝土墩位于支撑框架下部左右两侧，各个混凝土墩上均设有支座滑轨，设于2个支座滑轨上的管片，管片通过2个铰支座分别与2个支座滑轨连接；管片呈向上凸出的拱形，通过调整滑轨上的安装位置适配不同尺寸的管片。支座滑轨为T型槽垫板，混凝土墩呈矩形。