公路隧道洞口段泄洪模型试验装置

摘要

本发明公开了一种公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，包括可调节纵坡的主体支撑系统、设置在主体支撑系统上的路面板组件和拱形隧道罩、用于向路面板组件供水的水循环系统。本发明能够满足公路隧道洞口段泄洪研究的需求，为科研工作、理论研究提供试验基础，为公路隧道泄洪系统的设计，参数取值提供依据，保证设计的合理有效，减小或避免暴雨对隧道甚至是道路交通系统的危害，保障公路隧道在暴雨条件下的运营顺畅和运营安全。

说明书

技术领域

本发明涉及公路隧道防灾减灾领域，特别涉及一种公路隧道洞口段泄洪模型试验装置。

背景技术

在新特性暴雨状况下，雨水容易在公路隧道洞口处汇集并涌入隧道洞内，隧道防排水系统不能及时排走路面积水，导致隧道遭受洪涝灾害。而人们对于公路隧道在暴雨状况下屡屡遭受洪涝灾害的问题重视不够，为了解决个别问题，仅仅是通过加大排水设施尺寸的方式，而没有考虑到从整体结构进行改造。为了避免隧道遭受洪涝灾害的发生，有必要建立一套公路隧道洞口段泄洪系统，将涌入隧道洞内的大量雨水在流经隧道洞口段时排放出去，从而保证道路隧道的正常通行。目前国内外还没有这方面的研究，需要通过建立一套试验模型，有助于开展隧道洞口段泄洪研究。

因此，急需开发一种公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，能够满足公路隧道洞口段泄洪研究的需求，为科研工作、理论研究提供试验基础，为公路隧道泄洪系统的设计，参数取值提供依据，保证设计的合理有效，减小或避免暴雨对隧道甚至是道路交通系统的危害，保障公路隧道在暴雨条件下的运营顺畅和运营安全。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，能够满足公路隧道洞口段泄洪研究的需求，为科研工作、理论研究提供试验基 础，为公路隧道泄洪系统的设计，参数取值提供依据，保证设计的合理有效，减小或避免暴雨对隧道甚至是道路交通系统的危害，保障公路隧道在暴雨条件下的运营顺畅和运营安全。

本发明的公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，包括可调节纵坡的主体支撑系统、设置在主体支撑系统上的路面板组件和拱形隧道罩、用于向路面板组件供水的水循环系统，所述路面板组件包括沿纵向并排设置在主体支撑系统上的路面板I和路面板II，所述路面板I上设有若干排水孔，所述拱形隧道罩位于路面板I上方，所述水循环系统包括注水槽、储水槽、排水槽、水泵组件、供水管，所述注水槽固定于主体支撑系统顶部且位于路面板II上方，所述注水槽设置有向路面板II供水的出水口，所述储水槽位于主体支撑系统下方通过供水管与注水槽连通，所述水泵组件设置在供水管上，所述排水槽固定于主体支撑系统底部且位于路面板I下方，排水槽内部与路面板I上的排水孔连通，排水槽一侧设有向储水槽排水的排水口。

进一步，所述主体支撑系统包括主框架、设置于主框架底部的立柱、用于调节主体支撑系统纵坡的升降机，所述主框架为由两个纵梁和两个主横梁构成的矩形框架，两个纵梁之间沿纵向间隔设置有多个平行于主横梁的横支撑梁，所述立柱为两组，两组立柱分别固定于纵梁底部，其中一组立柱位于路面板I下方，另一组立柱位于路面板II下方，每组立柱为两个，每组的两个立柱对称设置在两个纵梁上，所述升降机为两个，两个升降机分别固定于位于路面板I下方的一组立柱的底部。

进一步，每组的两个立柱之间固定有横加强梁，所述立柱为两段式结构，立柱上段的上端与纵梁底部焊接固定，上段下端通过销钉与下段上端连接，所述立柱上段与纵梁连接处设置有加劲肋I。

进一步，两个升降机之间通过连接轴同步传动，两个升降机分别固定于所对应的立柱下段底部。

进一步，所述升降机为手摇式蜗轮丝杆升降机。

进一步，所述路面板I和路面板II分别可拆卸式固定在横支撑梁上，路面 板I与路面板II、路面板I与横支撑梁、路面板II与横支撑梁之间的接缝处填充有堵漏剂。

进一步，所述路面板I和路面板II均为木板，路面板I和路面板II的外表面涂刷有水泥混凝土层。

进一步，所述注水槽的出水口开设于注水槽的内侧壁上，所述注水槽底部固定于纵梁上，该注水槽与纵梁的连接处设置有加劲肋II。

进一步，所述排水槽顶部固定于纵梁上，该排水槽位于储水槽上方的一侧槽壁敞开形成排水口，所述排水槽底壁为向储水槽口端倾斜的倾斜面。

进一步，所述储水槽两侧分别通过一供水管与排水槽连通，各供水管上分别设置有水泵组件，所述水泵组件位于供水管靠近储水槽的一端，所述水泵组件包括水泵、与水泵连接的水闸和流量表。

本发明的公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，能够满足公路隧道洞口段泄洪研究的需求，为科研工作、理论研究提供试验基础，为公路隧道泄洪系统的设计，参数取值提供依据，保证设计的合理有效，减小或避免暴雨对隧道甚至是道路交通系统的危害，保障公路隧道在暴雨条件下的运营顺畅和运营安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A向示意图；

图3为图1的B-B向示意图；

图4为图1的C-C向示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1的A-A向示意图，图3为图1的B-B向示意图，图4为图1的C-C向示意图，如图所示：本实施例的公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，包括可调节纵坡的主体支撑系统、设置在主体支撑 系统上的路面板组件和拱形隧道罩1、用于向路面板组件供水的水循环系统，所述路面板组件包括沿纵向并排设置在主体支撑系统上的路面板I2和路面板II3，所述路面板I2上设有若干排水孔4，各排水孔4的孔径和各排水孔4之间的间距可根据试验需要进行设置，以满足不同排水泄洪条件，排水孔4的布置方式可根据实际路面情况进行设置，如梅花形布置等，路面板I2用于模拟隧道内路面，即泄洪路面，路面板II3用于模拟隧道外路面，通过调节主体支撑系统的纵坡，使水沿路面板II3流向路面板I2；所述拱形隧道罩1位于路面板I2上方，拱形隧道罩1采用透明亚克力外壳辅以弯曲成拱形的方管内衬制作，弯曲成拱形的方管每间隔1m与主体支撑系统焊接；所述水循环系统包括注水槽5、储水槽6、排水槽7、水泵组件、供水管8，所述注水槽5固定于主体支撑系统顶部且位于路面板II3上方，所述注水槽5设置有向路面板II3供水的出水口9，所述储水槽6位于主体支撑系统下方通过供水管8与注水槽5连通，所述水泵组件设置在供水管8上，所述排水槽7固定于主体支撑系统底部且位于路面板I2下方，排水槽7内部与路面板I2上的排水孔4连通，排水槽7一侧设有向储水槽6排水的排水口11，使用时，储水槽6内预先储蓄一定量的水，通过水泵组件工作，将储水槽6内的水通过供水管8输送到注水槽5内，流入注水槽5内的水通过出水口9较均匀的流向路面板II3，路面板II3的水流沿着主体支撑系统的纵坡流向路面板I2，通过路面板I2上设置的排水孔4实现模拟泄洪试验，同时从排水孔4流出的水能够流入排水槽7内，排水槽7中的水再通过排水口11回流至储水槽6中，形成水循环。

本实施例中，所述主体支撑系统包括主框架、设置于主框架底部的立柱12、用于调节主体支撑系统纵坡的升降机13，所述主框架为由两个纵梁14和两个主横梁15构成的矩形框架，两个纵梁14之间沿纵向间隔设置有多个平行于主横梁15的横支撑梁16，所述立柱12为两组，两组立柱12分别固定于纵梁14底部，其中一组立柱位于路面板I2下方，另一组立柱位于路面板II3下方，每组立柱为两个，每组的两个立柱对称设置在两个纵梁14上，所述升降机13为两个，两个升降机13分别固定于位于路面板I2下方的一组立柱的底部，通过 升降机来调节主体支撑系统的纵坡，本实施例的纵梁14、主横梁15、立柱12均采用22﹟a槽钢，横支撑梁16采用10﹟槽钢，纵梁14、主横梁15、立柱12、横支撑梁16通过焊接固定，横支撑梁16两端与各纵梁14连接处通过螺栓连接有4﹟角钢，以提高连接强度，连接牢固，承重效果好。

本实施例中，每组的两个立柱12之间固定有横加强梁17，横加强梁17采用22﹟a槽钢，横加强梁17的两端分别与对应的立柱12焊接固定，所述立柱12为两段式结构，立柱12上段的上端与纵梁14底部焊接固定，上段下端通过销钉18与下段上端连接，所述立柱12上段与纵梁14连接处设置有加劲肋I19，加劲肋I19采用4﹟角钢，以提高支撑强度。

本实施例中，两个升降机13之间通过连接轴20同步传动，两个升降机13分别固定于所对应的立柱12下段底部，两个升降机13的顶部固定有横连接梁，横连接梁采用22﹟a槽钢，两个升降机13通过横连接梁与立柱12固定连接，以保证两个升降机13能够位于同一高度，实现两个升降机13同步升降；本实施例的用于连接升降机13的立柱12，其上段和下段上设有的用于安装销钉18的销钉安装孔内预留有供销钉18横向滑动的滑槽，使升降机13进行升降时，销钉18可以沿滑槽滑动，避免强制升降造成的结构变形。

本实施例中，所述升降机13为手摇式蜗轮丝杆升降机，升降机13底部固定在地面上，地面上预留有供丝杆通过的孔洞，为丝杆的上下升降提供空间。

本实施例中，所述路面板I2和路面板II3分别可拆卸式固定在横支撑梁16上，路面板II3通过螺钉固定在横支撑梁16上，以保证路面的平整，路面板I2可先根据使用需要加工好后，再拼装固定在横支撑梁16上，方便安装和更换；路面板I2与路面板II3、路面板I2与横支撑梁16、路面板II3与横支撑梁16之间的接缝处填充有堵漏剂，防止试验时水流从排水孔4以外的地方流出，影响试验结果。

本实施例中，所述路面板I2和路面板II3均为木板，以满足不同工况的实验要求；路面板I2和路面板II3的外表面涂刷有水泥混凝土层，本实施例的路面板I2和路面板II3由10mm厚的五层板和普通水泥砂浆层组成，以模拟实际 道路路面。

本实施例中，所述注水槽5的出水口9开设于注水槽5的内侧壁上，出水口9位于注水槽5内侧壁靠近底壁处，使注水槽5内能够先储存一定量的水，待注水槽5内水位达到一定高度便自动从出水口9流出并沿出水口9较为均匀的流向路面板II3，以模拟洪水从各个方向流向路面板II3进行泄洪模拟试验；所述注水槽5底部固定于纵梁14上，该注水槽5与纵梁14的连接处设置有加劲肋II21，加劲肋II21采用4﹟角钢，以提高连接强度，结构牢靠。

本实施例中，所述排水槽7顶部固定于纵梁14上，排水槽7顶面敞开并焊接固定在纵梁14底部，使通过排水孔4进行模拟泄洪后的水能够流入排水槽7内，该排水槽7位于储水槽6上方的一侧槽壁敞开形成排水口11，所述排水槽7底壁为向储水槽6口端倾斜的倾斜面，使流入排水槽7内的水能够沿着倾斜面从排水口11回流入储水槽6内，以达到水循环的目的。

本实施例中，所述储水槽6两侧分别通过一供水管8与排水槽7连通，各供水管8上分别设置有水泵组件，通过设置两组水泵组件，以保证模拟的洪水初始状态较为均匀，同时能够确保供水稳定性；所述水泵组件位于供水管8靠近储水槽6的一端，所述水泵组件包括水泵10、与水泵10连接的水闸和流量表，水闸用于调节水泵的水流量，流量表用于读出水流量的大小，以便于控制和调节整个装置的进水量。

本发明公路隧道洞口段泄洪模型试验装置，以梅花形布置排水孔为例，可通过调整供水量、改变路面排水孔孔径和间距、调节路面纵坡等来模拟不同工况下的隧道洞口段泄洪，可进行以下试验：

①模拟同降雨量、路面纵坡、排水孔孔径、排水孔间距等因素对公路隧道洞口段泄洪效果的影响试验；

②公路隧道洞口段泄洪结构型式可靠性的试验；

③试研究公路隧道的防洪设计标准。

通过开展一系列的试验，从而获得相关的试验测试数据，最终通过统计、计算与分析，达到试验目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。