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1、(10)授权公告号 CN 204098957 U(45)授权公告日 2015.01.14CN204098957U(21)申请号 201420466755.6(22)申请日 2014.08.18E21F 17/18(2006.01)E21D 9/06(2006.01)E21D 11/04(2006.01)(73)专利权人同济大学地址 200092 上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人黄宏伟 王明卓 肖丽(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司 31225代理人叶敏华(54) 实用新型名称一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台(57) 摘要本实用新型涉及一种多功能盾构隧道风险预警可。
2、视化演示平台，包括盾构隧道管片、风险预警装置、试验机和底板，盾构隧道管片安装于试验机内部，试验机连接底板，风险预警装置连接盾构隧道管片，并固定在底板上，风险预警装置包括监测传感器、微处理器、数据存储器、电源模块、预警器和上位机，监测传感器分别连接盾构隧道管片和微处理器，微处理器分别连接数据存储器、预警器和上位机，上位机连接数据存储器，电源模块分别连接监测传感器、微处理器、预警器和数据存储器，微处理器、数据存储器、电源模块和预警器分别固定在底板上。与现有技术相比，本实用新型可用于盾构隧道受力变形试验和盾构隧道风险预警系统的演示，是一个多功能演示平台，结构简单，安全可靠。(51)Int.Cl.权利。
3、要求书1页 说明书4页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书4页 附图3页(10)授权公告号 CN 204098957 UCN 204098957 U1/1页21.一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，包括盾构隧道管片(1)、风险预警装置(2)、试验机(3)和底板(4)，所述的盾构隧道管片(1)安装于试验机(3)内部，所述的试验机(3)连接底板(4)，所述的风险预警装置(2)连接盾构隧道管片(1)，并固定在底板(4)上。2.根据权利要求1所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的盾构隧道管片(1)的形状为。
4、六边形，由六个管片依次通过管片接头连接构成，所述的六边形的上下侧面平行，左侧两侧面与右侧两侧面为左右对称结构。3.根据权利要求2所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的管片接头之间通过榫头(10)连接，所述的榫头(10)上设有预留孔洞，所述的预留孔洞上配置销钉(9)。4.根据权利要求2所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的试验机(3)采用压重加载方式，包括反力架(11)、加载装置(12)和荷载传感器(13)，所述的反力架(11)的形状为六边形，所述的反力架(11)的下侧面连接底板(4)，内部装有与下侧面的内侧固定连接的盾构隧道管片(1)，所。
5、述的加载装置(12)为五个，各个加载装置(12)的一端分别连接反力架(11)的上侧面、左侧两侧面和右侧两侧面的内侧，另一端分别连接盾构隧道管片(1)的上侧面、左侧两侧面和右侧两侧面的外侧，所述的荷载传感器(13)连接加载装置(12)。5.根据权利要求4所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的荷载传感器(13)为五个，分别对应连接一加载装置(12)。6.根据权利要求2所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的风险预警装置(2)包括监测传感器(5)、微处理器(6)、数据存储器、电源模块(8)、预警器(7)和上位机，所述的监测传感器(5)设于在盾构隧。
6、道管片(4)上，连接微处理器(6)，所述的微处理器(6)分别连接数据存储器、预警器(7)和上位机，所述的上位机连接数据存储器，所述的电源模块(8)分别连接监测传感器(5)、微处理器(6)、预警器(7)和数据存储器，所述的微处理器(6)、数据存储器、电源模块(8)和预警器(7)分别固定在底板(4)上。7.根据权利要求6所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的监测传感器(5)包括位移传感器、倾斜传感器、振动传感器、加速度传感器、拉/压力传感器或应变/应力传感器中的一种或几种。8.根据权利要求6所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的监测传感器(5。
7、)为多个。9.根据权利要求6所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的预警器(7)采用LED灯组。10.根据权利要求6所述的一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，其特征在于，所述的微处理器(6)通过预设插口、无线网络、蓝牙或移动通信网络连接上位机。权 利 要 求 书CN 204098957 U1/4页3一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台技术领域0001 本实用新型涉及一种隧道预警演示平台，尤其是涉及一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台。背景技术0002 随着我国城镇化的大力推进，地铁作为一种运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源的交通方式，在我国得。
8、到快速发展，使城市交通状况有了明显改善。在城市地铁大规模建设的同时，运营地铁隧道的结构健康状况也越来越受到社会的广泛关注。由于施工缺陷、复杂地质条件、长期荷载、频繁的列车振动、材料劣化等原因，运营地铁隧道已呈现出比较严重的病害情况。由此，对于地铁盾构隧道的结构健康监控尤显重要。0003 地铁盾构隧道是一种超长线状结构，其监控种类多、分布分散，安装空间狭小，这些为地铁隧道的监控提出了更高的要求。无线传感器网络具有布局灵活、结构易变、生命力较强等特点，在地铁隧道中具有良好的应用前景。风险预警可视化系统可对工程结构中存在的风险状态进行实时的反馈和及时的预警，以保证工程施工和运营安全性的。实用新型内容。
9、0004 本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，可用于盾构隧道受力变形试验和盾构隧道风险预警系统的演示，是一个多功能演示平台，结构简单，安全可靠。0005 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：0006 一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，包括盾构隧道管片、风险预警装置、试验机和底板，所述的盾构隧道管片安装于试验机内部，所述的试验机连接底板，所述的风险预警装置连接盾构隧道管片，并固定在底板上。0007 所述的盾构隧道管片的形状为六边形，由六个管片依次通过管片接头连接构成，所述的六边形的上下侧面平行，左侧两侧面与右侧两侧面为。
10、左右对称结构。0008 所述的管片接头之间通过榫头连接，所述的榫头上设有预留孔洞，所述的预留孔洞上配置销钉。0009 所述的试验机采用压重加载方式，包括反力架、加载装置和荷载传感器，所述的反力架的形状为六边形，所述的反力架的下侧面连接底板，内部装有与下侧面的内侧固定连接的盾构隧道管片，所述的加载装置为五个，各个加载装置的一端分别连接反力架的上侧面、左侧两侧面和右侧两侧面的内侧，另一端分别连接盾构隧道管片的上侧面、左侧两侧面和右侧两侧面的外侧，所述的荷载传感器连接加载装置。0010 所述的荷载传感器为五个，分别对应连接一加载装置。0011 所述的风险预警装置包括监测传感器、微处理器、数据存储器、。
11、电源模块、预警器和上位机，所述的监测传感器设于在盾构隧道管片上，连接微处理器，所述的微处理器分别连接数据存储器、预警器和上位机，所述的上位机连接数据存储器，所述的电源模块分别连说 明 书CN 204098957 U2/4页4接监测传感器、微处理器、预警器和数据存储器，所述的微处理器、数据存储器、电源模块和预警器分别固定在底板上。0012 所述的监测传感器包括位移传感器、倾斜传感器、振动传感器、加速度传感器、拉/压力传感器或应变/应力传感器中的一种或几种。0013 所述的监测传感器为多个。0014 所述的预警器采用LED灯组。0015 所述的微处理器通过预设插口、无线网络、蓝牙或移动通信网络连接。
12、上位机。0016 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：0017 1)本实用新型针对盾构隧道变形机理和风险预警机理，模拟了盾构隧道变形特点，可用于盾构隧道受力变形试验，盾构隧道风险预警系统的演示，是一个多功能演示平台，包括：一组通过管片接头连接的盾构隧道刚性管片；用于监测盾构隧道管片形态，进行可视化预警的风险预警装置；用于施加荷载的试验机；用于固定各部件的底板；具有结构简单、安全可靠的特点；0018 2)本实用新型采用一组通过管片接头连接的盾构隧道刚性管片，在荷载作用下可以发生相对转动变形，用以模拟盾构隧道变形；0019 3)本实用新型中管片接头可以发生相对转动且转动刚度可控制调节，即通过建。
13、立销钉预紧力和管片接头刚度之间的关系，利用力矩扳手调整六个接头上销钉的预紧力，以此来控制管片接头的刚度，用于进行不同对比试验；0020 4)本实用新型采用压重加载方式进行施加荷载的试验机加载系统，六边形的对称结构设计可令施力均衡，通过反馈安装在加载器上的荷载传感器的信号，可以控制施加荷载的大小，可方便进行不同情况的压力试验；0021 5)本实用新型设有自动监测盾构隧道管片形态、存储监测数据，并且进行可视化预警的风险预警装置，包括监测传感器、微处理器、数据存储器、电源模块、预警器和上位机，监测传感器将监测数据发送到微处理器中，数据存储器受微处理器控制，采集存储监测数据；数据存储器根据实测值与预设。
14、风险等级阈值的比较，判断工程结构所处风险等级，自动智能地选择相应的数据采集频率；预警器受微处理器控制进行预警，上位机对数据存储器的数据进行读取、整理和存储，对微处理器中的风险等级分级及风险等级阈值进行设定。0022 6)本实用新型可采用不同类型的监测传感器，对盾构隧道管片的侧面进行监测，实现全面的、多功能的风险预警，具有教学、演示意义。0023 7)本实用新型中预警器采用LED灯组，通过自动智能地改变LED灯的色光和闪烁频率进行不同风险等级的预警，实现可视化预警。0024 8)本实用新型上位机与微处理器的多种连接关系，方便教学者根据需要进行数据存储和参数设计。附图说明0025 图1为本实用新型。
15、三维构造示意图；0026 图2为本实用新型主视构造示意图；0027 图3为本实用新型风险预警装置分解示意图；0028 图4为本实用新型管片接头部位分解示意图；说 明 书CN 204098957 U3/4页50029 图5为本实用新型试验机分解示意图。0030 图中：1、盾构隧道管片，2、风险预警装置，3、试验机，4、底板，5、监测传感器，6、微处理器，7、预警器，8、电源模块，9、销钉，10、榫头，11、反力架，12、加载器，13、荷载传感器。具体实施方式0031 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
16、，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。0032 如图1、2所示，一种多功能盾构隧道风险预警可视化演示平台，包括盾构隧道管片1、风险预警装置2、试验机3和底板4，盾构隧道管片1安装于试验机3内部，试验机3连接底板4，风险预警装置2连接盾构隧道管片1，并固定在底板4上。0033 盾构隧道管片1的形状为六边形，由六个管片依次通过管片接头连接构成，六边形的上下侧面平行，左侧两侧面与右侧两侧面为左右对称结构。如图4所示，管片接头之间通过榫头10连接，榫头10上设有预留孔洞，预留孔洞上配置销钉9。0034 如图5所示，试验机3采用压重加载方式，包括反力架11、加载装置12和荷载传感器13，反力架11。
17、的形状为六边形，反力架11的下侧面连接底板4，内部装有与下侧面的内侧固定连接的盾构隧道管片1，加载装置12为五个，各个加载装置12的一端分别连接反力架11的上侧面、左侧两侧面和右侧两侧面的内侧，另一端分别连接盾构隧道管片1的上侧面、左侧两侧面和右侧两侧面的外侧，荷载传感器13连接加载装置12。荷载传感器13为五个，分别对应连接一加载装置12。0035 如图3所示，风险预警装置2包括监测传感器5、微处理器6、数据存储器、电源模块8、预警器7和上位机，监测传感器5固定设置于盾构隧道管片1侧面的内侧上，并连接微处理器6，微处理器6分别连接数据存储器、预警器7和上位机，上位机连接数据存储器，电源模块8。
18、分别连接监测传感器5、微处理器6、预警器7和数据存储器，微处理器6、数据存储器、电源模块8和预警器7分别固定在底板4上。监测传感器5包括位移传感器、倾斜传感器、振动传感器、加速度传感器、拉/压力传感器或应变/应力传感器中的一种或几种。预警器7采用LED灯组。监测传感器5中为多个。微处理器6通过预设插口、无线网络、蓝牙或移动通信网络连接上位机。0036 在试验之前，首先将底板4固定在水平地面上，保证平台的平整性。根据所模拟的实际工程情况，通过建立销钉9预紧力和管片接头刚度之间的关系，利用力矩扳手调整六个接头上销钉9的预紧力，以此来控制管片接头的刚度。开启风险预警装置2，风险预警装置2中监测传感器。
19、5、微处理器6、数据存储器、预警器7和上位机之间连接方式包括有线和无线。设置微处理器6中各个风险等级的预警值，具体数值通过理论分析得到。设置完成后，将监测传感器5复位清零。0037 试验中，在盾构隧道管片1相应部位施加荷载，盾构隧道管片1即发生相应的变形。固定在盾构隧道管片1上的监测传感器5随之发生同样的变形，并将监测数据发送到风险预警装置2的微处理器6中，数据存储器受微处理器6控制，采集存储监测数据。数据存储器根据实测值与预设风险等级阈值的比较，判断工程结构所处风险等级，自动智能地选择相应的数据采集频率。预警器7受微处理器6控制，根据实测值与预设风险等级阈值说 明 书CN 204098957。
20、 U4/4页6的比较，判断工程结构所处风险等级，自动智能地改变LED灯的色光和闪烁频率，实现可视化预警。上位机为电脑、手持设备或移动终端。上位机与所述微处理器6之间通过预设插口、无线网络、蓝牙或移动通信网络相连接，用于读取数据存储器中的数据，并对微处理器6中的风险等级分级及风险等级阈值进行设定。0038 之后，改变盾构隧道管片1的管片接头的刚度，或改变微处理器6中各个风险等级的预警值，采用上述同样的流程，可进行对比试验，使用非常方便。说 明 书CN 204098957 U1/3页7图1图2说 明 书 附 图CN 204098957 U2/3页8图3图4说 明 书 附 图CN 204098957 U3/3页9图5说 明 书 附 图CN 204098957 U。