用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置的制作方法

专利2022-05-09  79


本实用新型涉及地下管廊多舱体结构震害损伤技术领域,尤其是涉及一种用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置。



背景技术:

城市地下综合管廊不仅能解决城市交通拥堵问题,还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。但同时也带来了一系列新的安全问题:一是廊内多危险源共存,特别是燃气、热力、高压电力等高危管线;二是地下综合管廊本身对某些外部灾害有特殊的脆弱性,如地震地质灾害。

目前,与城市地下综合管廊震害损伤实验相关的技术方案较少。现有的实验装置对地震过程中地下综合管廊的应力和应变进行了研究,但该实验装置为单舱室结构的管廊模型。现有的多舱室结构实验的实验目的在于获取应力、应变和加速度等基本物理参数,没有重点观测廊体结构损伤。

目前的实验均重点考虑地震单灾种下的管廊结构响应,是基于建筑结构角度出发的研究。从安全评估角度,地下综合管廊的最不利场景是多灾种耦合事故,为了最大程度避免多灾种耦合的可能性,地下综合管廊设计中采取了分舱结构,将燃气等高危管线单独成舱,与其他管线物理隔离,但在地震条件下,可能导致隔墙等结构发生破坏或裂缝,从而使物理隔离失效,有燃气向相邻舱室渗漏的风险。



技术实现要素:

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出一种用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,可以实时分析和显示地下管廊多舱体结构实验模型的损伤及燃气泄漏情况,从而对地震灾害中地下管廊多舱体结构损伤及由于地下管廊多舱体结构损伤导致的燃气泄漏的事故场景和致灾机理进行研究,实验结果准确,安全性高。

根据本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,包括:

地下管廊多舱体结构实验模型,所述地下管廊多舱体结构实验模型为混凝土结构且具有多个舱室,多个所述舱室彼此隔离且同方向延伸,多个所述舱室的两端密封,多个所述舱室中的一个所述舱室为燃气舱;

充气装置,所述充气装置用于根据震害损伤实验要求向所述燃气舱中充入示踪气体;

数据采集仪组件,所述数据采集仪组件用于根据震害损伤实验要求检测所述燃气舱中的示踪气体泄漏情况;

实验显示与分析终端,所述实验显示与分析终端用于接收并分析所述数据采集仪组件的示踪气体泄漏检测信息,得到所述地下管廊多舱体结构实验模型的损伤分析结果,所述实验显示与分析终端还用于显示所述损伤分析结果。

根据本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,实验方法分为两种,第一种实验方法为地下管廊多舱体结构实验模型的振动实验和数据采集同时进行,其中,实验开始前,首先将数据采集仪组件设置在多个舱室的内部和外部,并将多个舱室的两端密封,通过充气装置根据震害损伤实验要求向燃气舱中充入示踪气体,然后对地下管廊多舱体结构实验模型进行振动实验,在振动实验进行过程中,通过数据采集仪组件根据震害损伤实验要求检测燃气舱中的示踪气体泄漏情况并将检测结果传输至实验显示与分析终端,实验显示与分析终端接收并分析数据采集仪组件的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型的损伤分析结果,实验显示与分析终端还将损伤分析结果进行显示;第二种实验方法为先进行地下管廊多舱体结构实验模型的振动实验,再进行地下管廊多舱体结构实验模型的数据采集,其中,首先对地下管廊多舱体结构实验模型进行振动实验,振动实验完成后,将数据采集仪组件设置在多个舱室的内部和外部,并将多个舱室的两端密封,通过充气装置根据震害损伤实验要求向燃气舱中充入示踪气体,通过数据采集仪组件根据震害损伤实验要求检测燃气舱中的示踪气体泄漏情况并将检测结果传输至实验显示与分析终端,实验显示与分析终端接收并分析数据采集仪组件的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型的损伤分析结果,实验显示与分析终端还将损伤分析结果进行显示。

根据本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,可以实时分析和显示地下管廊多舱体结构实验模型的损伤及燃气泄漏情况,从而对地震灾害中地下管廊多舱体结构损伤及由于地下管廊多舱体结构损伤导致的燃气泄漏的事故场景和致灾机理进行研究,实验结果准确,安全性高。

根据本实用新型的一个实施例,所述地下管廊多舱体结构实验模型的两端设有密封隔板,以使多个所述舱室的两端密封。

根据本实用新型的一个实施例,多个所述舱室采用直线型的排列方式。

根据本实用新型的一个实施例,所述数据采集仪组件包括多个示踪气体浓度红外定量检测仪,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的一部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪对应地分布在多个所述舱室中除去所述燃气舱以外的其余所述舱室内,以分别用于检测对应的所述舱室内的示踪气体的浓度,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的其余部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪对应地分布在所述地下管廊多舱体结构实验模型的外部两侧和外部顶侧,以分别检测多个所述地下管廊多舱体结构实验模型外部的示踪气体的浓度。

根据本实用新型进一步的实施例,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的一部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪通过无线传输将示踪气体泄漏检测信息发送给所述实验显示与分析终端,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的其余部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪通过有线传输将示踪气体泄漏检测信息发送给所述实验显示与分析终端。

根据本实用新型的一个实施例,所述数据采集仪组件还用于根据震害损伤实验要求检测所述地下管廊多舱体结构实验模型的裂缝情况。

根据本实用新型进一步的实施例,所述数据采集仪组件还包括多个智能型裂缝扫描仪,多个所述智能型裂缝扫描仪均自带照明装置,多个所述智能型裂缝扫描仪中的一部分所述智能型裂缝扫描仪对应地分布在所述多个所述舱室内,以分别用于检测对应的所述舱室的内壁面的裂缝情况,多个所述智能型裂缝扫描仪中的其余部分所述智能型裂缝扫描仪对应地分布在所述地下管廊多舱体结构实验模型的外部两侧和外部顶侧,以分别检测所述地下管廊多舱体结构实验模型的外壁面的裂缝情况。

根据本实用新型再进一步的实施例,所述数据采集仪组件还包括三轴全景稳像无刷云台,所述三轴全景稳像无刷云台有多个且对应地安装在多个所述舱室内,多个所述智能型裂缝扫描仪中的一部分所述智能型裂缝扫描仪对应地安装在多个所述三轴全景稳像无刷云台上。

根据本实用新型的一个实施例,所述充气装置包括:

第一抽气泵,所述第一抽气泵用于将所述燃气舱中的空气抽走,以使所述燃气舱处于真空状态;

示踪气体钢瓶,所述示踪气体钢瓶用于存放示踪气体并向真空状态的所述燃气舱中充入示踪气体。

根据本实用新型进一步的实施例,所述充气装置包括还包括用于显示所述燃气舱是否处于真空状态的第一压力表。

根据本实用新型再进一步的实施例,还包括气体回收装置,所述气体回收装置用于回收所述燃气舱中的示踪气体。

根据本实用新型再进一步的实施例,所述气体回收装置包括:

第二抽气泵,所述第二抽气泵与所述燃气舱相连;

回收气瓶,所述回收气瓶与所述第二抽气泵相连,所述第二抽气泵用于将所述燃气舱中的示踪气体抽到所述回收气瓶中。

根据本实用新型再进一步的实施例,还包括第一管路、第二管路、第三管路、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第二压力表和第三压力表;其中,

所述第一管路的一端与所述燃气舱可拆卸地相连,所述第一管路的另一端与所述示踪气体钢瓶相连;所述第二管路的一端与所述第一管路相连,所述第二管路的另一端与所述第一抽气泵相连;所述第三管路的一端与所述第一管路相连且位于所述第一管路的一端与所述第二管路的一端之间,所述第三管路的另一端与所述回收气瓶相连,所述第二抽气泵设置在所述第三管路上;

所述第一阀门设置在第一管路上且位于所述第三管路的一端与所述第二管路的一端之间;所述第二阀门设置在所述第二管路上;所述第三阀门设置在所述第二管路的一端与所述第一管路的另一端之间;所述第四阀门设置在所述第三管路上且位于所述第三管路的一端与所述第二抽气泵之间;所述第五阀门设置在所述第三管路上且位于所述第二抽气泵与所述第三管路的另一端之间;

所述第二压力表用于显示所述示踪气体钢瓶内的压力;所述第三压力表用于显示所述回收气瓶内的压力。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1为本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置的横向剖视图。

附图标记:

用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置1000

地下管廊多舱体结构实验模型1

舱室11燃气舱111密封隔板12

充气装置2

第一抽气泵21示踪气体钢瓶22第一压力表23第一管路24第二管路25

第一阀门26第二阀门27第三阀门28第二压力表29

数据采集仪组件3

示踪气体浓度红外定量检测仪31智能型裂缝扫描仪32

三轴全景稳像无刷云台33

实验显示与分析终端4

气体回收装置5

第二抽气泵51回收气瓶52第三管路53第四阀门54第五阀门55

第三压力表56

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。

下面来描述本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置1000。

如图1和图2所示,根据实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置1000,包括地下管廊多舱体结构实验模型1、充气装置2、数据采集仪组件3和实验显示与分析终端4;地下管廊多舱体结构实验模型1为混凝土结构且具有多个舱室11,多个舱室11彼此隔离且同方向延伸,多个舱室11的两端密封,多个舱室11中的一个舱室11为燃气舱111;充气装置2用于根据震害损伤实验要求向燃气舱111中充入示踪气体;数据采集仪组件3用于根据震害损伤实验要求检测燃气舱111中的示踪气体泄漏情况;实验显示与分析终端4用于接收并分析数据采集仪组件3的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤分析结果,实验显示与分析终端4还用于显示损伤分析结果。

具体地,地下管廊多舱体结构实验模型1为混凝土结构且具有多个舱室11,多个舱室11彼此隔离且同方向延伸,多个舱室11的两端密封,多个舱室11中的一个舱室11为燃气舱111。可以理解的是,地下管廊多舱体结构实验模型1由混凝土制成,可以更好地还原真实的地下管廊多舱体构,保证实验结果的可靠性;由于地下管廊中包括多种管线,其中,燃气管线、热力管线、高压电力管线等为高危管线,当地下管廊多舱体结构实验模型1中设有多个舱室11时,可以将燃气管线、热力管线、高压电力管线等高危管线分别单独设置在一个舱室11中,与其他管线物理隔离,可以最大程度地避免多种灾害耦合的可能性,提高地下管廊的安全性,进一步地,地下管廊多舱体结构实验模型1可以包括4个舱室11,将多个舱室11的两端密封,可以在实验中针对由于地震造成的地下管廊多舱体结构实验模型1的壁体破坏进行研究,例如,可以研究在燃气舱111壁体出现裂缝时,燃气向相邻舱室11或外界渗漏的事故场景和致灾机理;地下管廊多舱体结构实验模型1最外侧的舱室11作为燃气舱111,可以方便地检测地下管廊多舱体结构内燃气泄漏扩散的衰减规律。

充气装置2用于根据震害损伤实验要求向燃气舱111中充入示踪气体。可以理解的是,在实验过程中,由于天然气属于易燃易爆气体,不适合直接用于气体泄漏检测实验,因此,通过充气装置2将燃气舱111中充满示踪气体,用示踪气体代替实际情况中的天然气,可以保证实验过程中的安全性,同时通过检测示踪气体可以检测燃气舱111是否发生泄露,检测方便。

需要说明的是,示踪气体可以为sf6气体,sf6气体为惰性气体,化学稳定性强,500~600℃的高温条件下也不分解,和酸、碱、盐、氨、水等均不发生反应;同时,sf6气体的检测灵敏度高,sf6气体作为示踪气体进行泄漏检测,检测结果合理可靠,实验精度高。

数据采集仪组件3用于根据震害损伤实验要求检测燃气舱111中的示踪气体泄漏情况。可以理解的是,通过数据采集仪检测多个舱室11内部和外部的示踪气体浓度变化,可以检测燃气舱111中示踪气体的泄漏情况。

实验显示与分析终端4用于接收并分析数据采集仪组件3的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤分析结果,实验显示与分析终端4还用于显示损伤分析结果。这样,通过实验显示与分析终端4可以实时分析和显示地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤,直观方便。

根据本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置1000,实验方法分为两种,第一种实验方法为地下管廊多舱体结构实验模型1的振动实验和数据采集同时进行,其中,实验开始前,首先将数据采集仪组件3设置在多个舱室11的内部和外部,并将多个舱室11的两端密封,通过充气装置2根据震害损伤实验要求向燃气舱111中充入示踪气体,然后对地下管廊多舱体结构实验模型1进行振动实验,在振动实验进行过程中,通过数据采集仪组件3根据震害损伤实验要求检测燃气舱111中的示踪气体泄漏情况并将检测结果传输至实验显示与分析终端4,实验显示与分析终端4接收并分析数据采集仪组件3的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤分析结果,实验显示与分析终端4还将损伤分析结果进行显示;第二种实验方法为先进行地下管廊多舱体结构实验模型1的振动实验,再进行地下管廊多舱体结构实验模型1的数据采集,其中,首先对地下管廊多舱体结构实验模型1进行振动实验,振动实验完成后,将数据采集仪组件3设置在多个舱室11的内部和外部,并将多个舱室11的两端密封,通过充气装置2根据震害损伤实验要求向燃气舱111中充入示踪气体,通过数据采集仪组件3根据震害损伤实验要求检测燃气舱111中的示踪气体泄漏情况并将检测结果传输至实验显示与分析终端4,实验显示与分析终端4接收并分析数据采集仪组件3的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤分析结果,实验显示与分析终端4还将损伤分析结果进行显示。

根据本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置1000,可以实时分析和显示地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤及燃气泄漏情况,从而对地震灾害中地下管廊多舱体结构损伤及由于地下管廊多舱体结构损伤导致的燃气泄漏的事故场景和致灾机理进行研究,实验结果准确,安全性高。

根据本实用新型的一个实施例,地下管廊多舱体结构实验模型1的两端设有密封隔板12,以使多个舱室11的两端密封。可以理解的是,通过固定螺栓将密封隔板12固定在多个舱室11的两端以将多个舱室11密封,以方便在实验中针对由于地震造成的地下管廊多舱体结构实验模型1的燃气舱111壁体出现裂缝时,燃气向相邻舱室11或外界渗漏的事故场景和致灾机理。

根据本实用新型的一个实施例,多个舱室11采用直线型的排列方式。这样,结构合理,设置方便。

根据本实用新型的一个实施例,数据采集仪组件3包括多个示踪气体浓度红外定量检测仪31,多个示踪气体浓度红外定量检测仪31中的一部分示踪气体浓度红外定量检测仪31对应地分布在多个舱室11中除去燃气舱111以外的其余舱室11内,以分别用于检测对应的舱室11内的示踪气体的浓度,多个示踪气体浓度红外定量检测仪31中的其余部分示踪气体浓度红外定量检测仪31对应地分布在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧,以分别检测多个地下管廊多舱体结构实验模型1外部的示踪气体的浓度。具体地,示踪气体浓度红外定量检测仪31的数量根据地下管廊多舱体结构实验模型1的舱室11数量进行选择,如图1和图2所示,示踪气体浓度红外定量检测仪31有六个,地下管廊多舱体结构实验模型1最外侧的舱室11作为燃气舱111,三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别一一对应地设置在除燃气舱111之外的其余三个舱室11中,例如,三个示踪气体浓度红外定量检测仪31可以分别一一对应地设置在除燃气舱111之外的其余三个舱室11内的顶壁上,通过示踪气体浓度红外定量检测仪31可以方便地检测对应的舱室11内的示踪气体的浓度,并以此判断对应的舱室11的壁体是否发生会导致示踪气体泄露的结构损坏,此外,根据示踪气体浓度红外定量检测仪31的检测结果可以对地下管廊多舱体结构内燃气泄漏扩散的衰减规律进行研究;将剩余三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别设置在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧,以检测示踪气体是否泄露至地下管廊多舱体结构实验模型1的外部。

根据本实用新型进一步的实施例,多个示踪气体浓度红外定量检测仪31中的一部分示踪气体浓度红外定量检测仪31通过无线传输将示踪气体泄漏检测信息发送给实验显示与分析终端4,多个示踪气体浓度红外定量检测仪31中的其余部分示踪气体浓度红外定量检测仪31通过有线传输将示踪气体泄漏检测信息发送给实验显示与分析终端4。具体地,如图1和图2所示,位于舱室11内部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31可以分别通过无线收发模块将示踪气体泄漏检测信息传输到实验显示与分析终端4,这样,结构合理,可以方便将多个舱室11密封设置;位于舱室11外部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31可以分别通过数据传输线将示踪气体泄漏检测信息传输到实验显示与分析终端4。

需要说明的是,多个示踪气体浓度红外定量检测仪31中的其余部分示踪气体浓度红外定量检测仪31还具备声光报警功能,具体地,位于舱室11外部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31具备声光报警功能,当检测到示踪气体泄漏到舱室11外部时,进行报警,以便及时启动通风设备及进行应急处理,保证实验的安全性。

根据本实用新型的一个实施例,数据采集仪组件3还用于根据震害损伤实验要求检测地下管廊多舱体结构实验模型1的裂缝情况。可以理解的是,当地下管廊多舱体结构实验模型1的多个舱室11的壁体产生裂缝但并未出现示踪气体泄露的情况时,通过数据采集仪组件3可以更全面地检测出地下管廊多舱体结构实验模型1的结构损伤情况,实验结果更加可靠。

根据本实用新型进一步的实施例,数据采集仪组件3还包括多个智能型裂缝扫描仪32,多个智能型裂缝扫描仪32均自带照明装置,多个智能型裂缝扫描仪32中的一部分智能型裂缝扫描仪32对应地分布在多个舱室11内,以分别用于检测对应的舱室11的内壁面的裂缝情况,多个智能型裂缝扫描仪32中的其余部分智能型裂缝扫描仪32对应地分布在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧,以分别检测地下管廊多舱体结构实验模型1的外壁面的裂缝情况。具体地,智能型裂缝扫描仪32的个数根据地下管廊多舱体结构实验模型1的舱室11数量进行选择,如图1和图2所示,智能型裂缝扫描仪32有七个,四个智能型裂缝扫描仪32分别一一对应地设置在四个舱室11中,例如,四个智能型裂缝扫描仪32可以分别一一对应地设置在四个舱室11的底壁,以使得四个智能型裂缝扫描仪32可以更好地扫描对应的舱室11的内壁面的裂缝情况;三个智能型裂缝扫描仪32分别对应地设置在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧,以方便地检测多个地下管廊多舱体结构实验模型1的外壁面的裂缝情况;多个智能型裂缝扫描仪32均自带照明装置,可以在亮度不足的情况下进行照明,方便舱室11的内壁面的裂缝和地下管廊多舱体结构实验模型1的外壁面的裂缝进行检测,检测结果准确可靠。

需要说明的是,多个智能型裂缝扫描仪32中的一部分智能型裂缝扫描仪32通过无线传输将舱室11的内壁面的裂缝情况发送给实验显示与分析终端4,多个智能型裂缝扫描仪32中的其余部分智能型裂缝扫描仪32通过有线传输将地下管廊多舱体结构实验模型1的外壁面的裂缝情况发送给实验显示与分析终端4。具体地,如图1和图2所示,位于舱室11内部的三个智能型裂缝扫描仪32可以分别通过无线收发模块将舱室11的内壁面的裂缝情况传输到实验显示与分析终端4,这样,结构合理,可以方便将多个舱室11密封设置;位于舱室11外部的三个智能型裂缝扫描仪32可以分别通过数据传输线将地下管廊多舱体结构实验模型1的外壁面的裂缝情况传输到实验显示与分析终端4。

根据本实用新型再进一步的实施例,数据采集仪组件3还包括三轴全景稳像无刷云台33,三轴全景稳像无刷云台33有多个且对应地安装在多个舱室11内,多个智能型裂缝扫描仪32中的一部分智能型裂缝扫描仪32对应地安装在多个三轴全景稳像无刷云台33上。可以理解的是,三轴全景稳像无刷云台33具有自动稳定功能,将多个智能型裂缝扫描仪32中的一部分智能型裂缝扫描仪32对应地安装在多个三轴全景稳像无刷云台33上,可以大幅度的降低实验中振动堆智能型裂缝扫描仪32的影响,提高实验的准确性;具体地,三轴全景稳像无刷云台33有四个,四个三轴全景稳像无刷云台33分别一一对应地固定设置在四个舱室11的底壁上,四个智能型裂缝扫描仪32分别一一对应地安装在三轴全景稳像无刷云台33上。

根据本实用新型的一个实施例,充气装置2包括第一抽气泵21和示踪气体钢瓶22;第一抽气泵21用于将燃气舱111中的空气抽走,以使燃气舱111处于真空状态;示踪气体钢瓶22用于存放示踪气体并向真空状态的燃气舱111中充入示踪气体。可以理解的是,第一抽气泵21与燃气舱111连通且示踪气体钢瓶22与燃气舱111连通,通过第一抽气泵21将燃气舱111抽至真空状态,再通过示踪气体钢瓶22向燃气舱111中充入示踪气体,以使得燃气舱111内充满示踪气体。

根据本实用新型进一步的实施例,充气装置2包括还包括用于显示燃气舱111是否处于真空状态的第一压力表23。可以理解的是,第一压力表23与燃气舱111连通,通过第一压力表23可以方便地显示燃气舱111的内部压力。

根据本实用新型再进一步的实施例,还包括气体回收装置5,气体回收装置5用于回收燃气舱111中的示踪气体。可以理解的是,气体回收装置5与燃气舱111连通,通过气体回收装置5对燃气舱111中的示踪气体进行充分回收,环保性高,节约成本,同时,由于sf6是重点控制的温室气体,大气本底水平低,检测灵敏度高,可以避免示踪气体残留在燃气舱111中,保障了后续实验的准确性。

根据本实用新型再进一步的实施例,气体回收装置5包括第二抽气泵51和回收气瓶52;第二抽气泵51与燃气舱111相连;回收气瓶52与第二抽气泵51相连,第二抽气泵51用于将燃气舱111中的示踪气体抽到回收气瓶52中。这样,气体回收装置5的结构简单,设置方便。

根据本实用新型再进一步的实施例,还包括第一管路24、第二管路25、第三管路53、第一阀门26、第二阀门27、第三阀门28、第四阀门54、第五阀门55、第二压力表29和第三压力表56;其中,第一管路24的一端与燃气舱111可拆卸地相连,第一管路24的另一端与示踪气体钢瓶22相连;第二管路25的一端与第一管路24相连,第二管路25的另一端与第一抽气泵21相连;第三管路53的一端与第一管路24相连且位于第一管路24的一端与第二管路25的一端之间,第三管路53的另一端与回收气瓶52相连,第二抽气泵51设置在第三管路53上;第一阀门26设置在第一管路24上且位于第三管路53的一端与第二管路25的一端之间;第二阀门27设置在第二管路25上;第三阀门28设置在第二管路25的一端与第一管路24的另一端之间;第四阀门54设置在第三管路53上且位于第三管路53的一端与第二抽气泵51之间;第五阀门55设置在第三管路53上且位于第二抽气泵51与第三管路53的另一端之间;第二压力表29用于显示示踪气体钢瓶22内的压力;第三压力表56用于显示回收气瓶52内的压力。

具体地,通过第一抽气泵21将燃气舱111中的空气抽走,以使燃气舱111处于真空状态,此时,第一阀门26和第二阀门27处于打开状态,第三阀门28、第四阀门54和第五阀门55处于关闭状态,第一压力表23设置在第一管路24上且位于第一阀门26与第三阀门28之间,通过第一压力表23可以方便地显示燃气舱111的内部压力;

通过示踪气体钢瓶22向燃气舱111中充入示踪气体,此时,第一阀门26和第三阀门28处于打开状态,第二阀门27、第四阀门54和第五阀门55处于关闭状态,第二压力表29与示踪气体钢瓶22相连,通过第二压力表29可以方便地显示示踪气体钢瓶22的内部压力;

通过第二抽气泵51将燃气舱111中的示踪气体抽到回收气瓶52中,此时,第四阀门54和第五阀门55处于打开状态,第一阀门26、第二阀门27和第三阀门28处于关闭状态,第三压力表56与回收气瓶52相连,通过第三压力表56可以方便地显示回收气瓶52的内部压力。

下面以两个具体的例子来描述本实用新型实施例的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置1000的试验方法。实验方法分为两种,第一种实验方法为地下管廊多舱体结构实验模型1的振动实验和数据采集同时进行,第二种实验方法为先进行地下管廊多舱体结构实验模型1的振动实验,再进行地下管廊多舱体结构实验模型1的数据采集。

当采用第一种实验方法时,在实验开始前,首先将三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别一一对应地设置在除燃气舱111之外的其余三个舱室11中,并将三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别设置在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧,将四个三轴全景稳像无刷云台33分别一一对应地固定设置在四个舱室11的底壁上,四个智能型裂缝扫描仪32分别一一对应地安装在三轴全景稳像无刷云台33上,以将四个智能型裂缝扫描仪32分别一一对应地设置在四个舱室11中,三个智能型裂缝扫描仪32分别对应地设置在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧;通过固定螺栓将密封隔板12固定在多个舱室11的两端以将多个舱室11密封;通过第一抽气泵21将燃气舱111中的空气抽走,以使燃气舱111处于真空状态,此时,第一阀门26和第二阀门27处于打开状态,第三阀门28、第四阀门54和第五阀门55处于关闭状态,通过第一压力表23显示燃气舱111的内部压力;通过示踪气体钢瓶22向燃气舱111中充入示踪气体,此时,第一阀门26和第三阀门28处于打开状态,第二阀门27、第四阀门54和第五阀门55处于关闭状态,通过第二压力表29显示示踪气体钢瓶22的内部压力;然后对地下管廊多舱体结构实验模型1进行振动实验,在振动实验进行过程中,位于舱室11内部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31检测对应的舱室11内的示踪气体的浓度并分别通过无线收发模块将示踪气体泄漏检测信息传输到实验显示与分析终端4,位于舱室11外部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别检测多个地下管廊多舱体结构实验模型1外部的示踪气体的浓度并分别通过数据传输线将示踪气体泄漏检测信息传输到实验显示与分析终端4,实验显示与分析终端4接收并分析数据采集仪组件3的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤分析结果,实验显示与分析终端4还将损伤分析结果进行显示;实验结束后,通过第二抽气泵51将燃气舱111中的示踪气体抽到回收气瓶52中,此时,第四阀门54和第五阀门55处于打开状态,第一阀门26、第二阀门27和第三阀门28处于关闭状态,通过第三压力表56显示回收气瓶52的内部压力。

当采用第二种实验方法时,首先对地下管廊多舱体结构实验模型1进行振动实验,振动实验完成后,将三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别一一对应地设置在除燃气舱111之外的其余三个舱室11中,并将三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别设置在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧,将四个三轴全景稳像无刷云台33分别一一对应地固定设置在四个舱室11的底壁上,四个智能型裂缝扫描仪32分别一一对应地安装在三轴全景稳像无刷云台33上,以将四个智能型裂缝扫描仪32分别一一对应地设置在四个舱室11中,三个智能型裂缝扫描仪32分别对应地设置在地下管廊多舱体结构实验模型1的外部两侧和外部顶侧;通过固定螺栓将密封隔板12固定在多个舱室11的两端以将多个舱室11密封;通过第一抽气泵21将燃气舱111中的空气抽走,以使燃气舱111处于真空状态,此时,第一阀门26和第二阀门27处于打开状态,第三阀门28、第四阀门54和第五阀门55处于关闭状态,通过第一压力表23显示燃气舱111的内部压力;通过示踪气体钢瓶22向燃气舱111中充入示踪气体,此时,第一阀门26和第三阀门28处于打开状态,第二阀门27、第四阀门54和第五阀门55处于关闭状态,通过第二压力表29显示示踪气体钢瓶22的内部压力;位于舱室11内部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31检测对应的舱室11内的示踪气体的浓度并分别通过无线收发模块将示踪气体泄漏检测信息传输到实验显示与分析终端4,位于舱室11外部的三个示踪气体浓度红外定量检测仪31分别检测多个地下管廊多舱体结构实验模型1外部的示踪气体的浓度并分别通过数据传输线将示踪气体泄漏检测信息传输到实验显示与分析终端4,实验显示与分析终端4接收并分析数据采集仪组件3的示踪气体泄漏检测信息,得到地下管廊多舱体结构实验模型1的损伤分析结果,实验显示与分析终端4还将损伤分析结果进行显示;实验结束后,通过第二抽气泵51将燃气舱111中的示踪气体抽到回收气瓶52中,此时,第四阀门54和第五阀门55处于打开状态,第一阀门26、第二阀门27和第三阀门28处于关闭状态,通过第三压力表56显示回收气瓶52的内部压力。

需要说明的是,在地下管廊多舱体结构实验模型1的振动实验时,将充气装置2和气体回收装置5从地下管廊多舱体结构实验模型1上拆卸下来。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。


技术特征:

1.一种用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,包括:

地下管廊多舱体结构实验模型,所述地下管廊多舱体结构实验模型为混凝土结构且具有多个舱室,多个所述舱室彼此隔离且同方向延伸,多个所述舱室的两端密封,多个所述舱室中的一个所述舱室为燃气舱;

充气装置,所述充气装置用于根据震害损伤实验要求向所述燃气舱中充入示踪气体;

数据采集仪组件,所述数据采集仪组件用于根据震害损伤实验要求检测所述燃气舱中的示踪气体泄漏情况;

实验显示与分析终端,所述实验显示与分析终端用于接收并分析所述数据采集仪组件的示踪气体泄漏检测信息,得到所述地下管廊多舱体结构实验模型的损伤分析结果,所述实验显示与分析终端还用于显示所述损伤分析结果。

2.根据权利要求1所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述地下管廊多舱体结构实验模型的两端设有密封隔板,以使多个所述舱室的两端密封。

3.根据权利要求1所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,多个所述舱室采用直线型的排列方式。

4.根据权利要求1所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述数据采集仪组件包括多个示踪气体浓度红外定量检测仪,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的一部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪对应地分布在多个所述舱室中除去所述燃气舱以外的其余所述舱室内,以分别用于检测对应的所述舱室内的示踪气体的浓度,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的其余部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪对应地分布在所述地下管廊多舱体结构实验模型的外部两侧和外部顶侧,以分别检测多个所述地下管廊多舱体结构实验模型外部的示踪气体的浓度。

5.根据权利要求4所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的一部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪通过无线传输将示踪气体泄漏检测信息发送给所述实验显示与分析终端,多个所述示踪气体浓度红外定量检测仪中的其余部分所述示踪气体浓度红外定量检测仪通过有线传输将示踪气体泄漏检测信息发送给所述实验显示与分析终端。

6.根据权利要求1所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述数据采集仪组件还用于根据震害损伤实验要求检测所述地下管廊多舱体结构实验模型的裂缝情况。

7.根据权利要求6所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述数据采集仪组件还包括多个智能型裂缝扫描仪,多个所述智能型裂缝扫描仪均自带照明装置,多个所述智能型裂缝扫描仪中的一部分所述智能型裂缝扫描仪对应地分布在所述多个所述舱室内,以分别用于检测对应的所述舱室的内壁面的裂缝情况,多个所述智能型裂缝扫描仪中的其余部分所述智能型裂缝扫描仪对应地分布在所述地下管廊多舱体结构实验模型的外部两侧和外部顶侧,以分别检测所述地下管廊多舱体结构实验模型的外壁面的裂缝情况。

8.根据权利要求7所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述数据采集仪组件还包括三轴全景稳像无刷云台,所述三轴全景稳像无刷云台有多个且对应地安装在多个所述舱室内,多个所述智能型裂缝扫描仪中的一部分所述智能型裂缝扫描仪对应地安装在多个所述三轴全景稳像无刷云台上。

9.根据权利要求1所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述充气装置包括:

第一抽气泵,所述第一抽气泵用于将所述燃气舱中的空气抽走,以使所述燃气舱处于真空状态;

示踪气体钢瓶,所述示踪气体钢瓶用于存放示踪气体并向真空状态的所述燃气舱中充入示踪气体。

10.根据权利要求9所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述充气装置包括还包括用于显示所述燃气舱是否处于真空状态的第一压力表。

11.根据权利要求10所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,还包括气体回收装置,所述气体回收装置用于回收所述燃气舱中的示踪气体。

12.根据权利要求11所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,所述气体回收装置包括:

第二抽气泵,所述第二抽气泵与所述燃气舱相连;

回收气瓶,所述回收气瓶与所述第二抽气泵相连,所述第二抽气泵用于将所述燃气舱中的示踪气体抽到所述回收气瓶中。

13.根据权利要求12所述的用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,其特征在于,还包括第一管路、第二管路、第三管路、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第二压力表和第三压力表;其中,

所述第一管路的一端与所述燃气舱可拆卸地相连,所述第一管路的另一端与所述示踪气体钢瓶相连;所述第二管路的一端与所述第一管路相连,所述第二管路的另一端与所述第一抽气泵相连;所述第三管路的一端与所述第一管路相连且位于所述第一管路的一端与所述第二管路的一端之间,所述第三管路的另一端与所述回收气瓶相连,所述第二抽气泵设置在所述第三管路上;

所述第一阀门设置在第一管路上且位于所述第三管路的一端与所述第二管路的一端之间;所述第二阀门设置在所述第二管路上;所述第三阀门设置在所述第二管路的一端与所述第一管路的另一端之间;所述第四阀门设置在所述第三管路上且位于所述第三管路的一端与所述第二抽气泵之间;所述第五阀门设置在所述第三管路上且位于所述第二抽气泵与所述第三管路的另一端之间;

所述第二压力表用于显示所述示踪气体钢瓶内的压力;所述第三压力表用于显示所述回收气瓶内的压力。

技术总结
本实用新型公开了一种用于地下管廊多舱体结构震害损伤实验的综合观测装置,包括地下管廊多舱体结构实验模型、充气装置、数据采集仪组件和实验显示与分析终端;地下管廊多舱体结构实验模型为混凝土结构且多个舱室的两端密封,多个舱室中的一个舱室为燃气舱;充气装置用于向燃气舱中充入示踪气体;数据采集仪组件用于检测燃气舱中的示踪气体泄漏情况;实验显示与分析终端用于接收并分析数据采集仪组件的示踪气体泄漏检测信息,得到实验模型的损伤分析结果并显示。本实用新型可以实时分析和显示实验模型的损伤及燃气泄漏情况,从而对地震中地下管廊多舱体结构损伤及由其导致的燃气泄漏的事故场景和致灾机理进行研究,实验结果准确,安全性高。

技术研发人员:周睿;李政;顾寅;吕惠;赵晗
受保护的技术使用者:清华大学
技术研发日:2020.11.09
技术公布日:2021.08.03

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