一种衰变试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种衰变试验装置及方法，衰变试验装置包括盒体、上加载板和疲劳试验机；疲劳试验机的上加载夹持机构与所述上加载板固定连接；疲劳试验机的下加载夹持机构与所述盒体的底部固定连接；被测试的试验件放置在盒体内，所述上加载板顶压在试验件的顶面上，盒体的底板和上加载板将试验件夹持住。该装置能模拟出温度、酸雨、氯盐和高速列车荷载共同作用的工况，从而更真实的得出无砟轨道水泥基材料在实际运行过程中的动态性能衰变规律，从而为无砟轨道疲劳寿命的预测和维修提供有效、可靠的试验数据，以提高高速铁路运行的平顺性、舒适性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通
，尤其是涉及一种无砟轨道水泥基材料动态性能衰变试验装置及方法。
技术介绍
无砟轨道作为我国高铁主要的轨道结构型式，具有高平顺、高稳定和少维修的特点。与传统有砟轨道的散粒体道床不同，无砟轨道主要采用钢筋混凝土、乳化沥青水泥砂浆(CA砂浆)等水泥基材料构筑。CRTSI型板式无砟轨道是我国高铁建设中具有广泛应用的轨道形式，其结构组成主要为钢轨、扣件、轨道板、CA砂浆充填层调整层、凸形挡台、混凝土底座等。由于无砟轨道组成材料的多样性、作用荷载的重复性和运营环境的复杂性等原因，在服役期间不可避免出现各种结构病害、材料性能逐渐伤损退化。CRTSI型板式无砟轨道容易出现以下几种病害：1.轨道板开裂。在列车荷载的作用下，轨道板受到弯曲动荷载的反复作用出现竖向裂纹，裂纹的产生使轨道板中的钢筋直接暴露在大气中，会加速侵蚀性离子在轨道板中的扩散，导致钢筋锈蚀，从而加速轨道板的损伤。2.轨道板破损。由于扣件周围的混凝土存在应力集中，在列车荷载的反复作用下，应力集中位置的混凝土容易出现破损。3.无砟轨道层间汲水。对于框架式无砟轨道，降水会使轨道板内槽出现积水。积水向下渗入CA砂浆层中会造成乳化沥青流失，使砂浆层变脆。4.CA砂浆破损掉块。在列车荷载作用下，变脆后的CA砂浆层将很容易出现破损，并逐渐出现挤出、掉块的情况。由于无砟轨道的结构在服役过程中长期承受重复列车荷载和多种环境侵蚀的作用，在对其结构和材料的研究必须考虑列车荷载和环境侵蚀的耦合作用。对于混凝土的疲劳荷载和环境耦合作用的致损问题，Xi、MITSURUS.、Xiang等进行了混凝土轴心抗压疲劳与氯离子扩散交互作用下氯离子在混凝土中的传输性和渗透性的研究，但对于混凝土疲劳性能的研究却不得而知；Kuhl、Postolopoulos研究了累积侵蚀对钢筋混凝土的低周疲劳性能，认为侵蚀会导致疲劳过程中钢筋延性较大程度降低；北京交通大学翟松峰、大连理工大学商怀帅、Fagerlund对混凝土的冻融循环与单轴荷载作用下的疲劳效应进行研究，并建立了冻融的疲劳损伤方程。对CA砂浆劣化及耐久性能的研究方面，武汉理工大学王发洲、王涛、胡曙光等分别针对18℃、20℃和-20℃的环境温度建立了CA砂浆疲劳次数与应力水平相关性的模拟方程；浙江工业大学毛锦达模拟测试了荷载-振动-高低温环境下的CA砂浆抗疲劳性能；北京交通大学胡华锋等针对严寒地区CA砂浆抗冻性、低温力学性能及10-40Hz频率的350万次的疲劳性能进行了试验研究。由于疲劳和环境耦合作用的加载试验装置设计复杂，现有的试验研究方案多集中在静荷载与环境因素的耦合对试验件的作用，循环荷载和环境侵蚀多采用交替作用的方式间接加载，这与高速铁路线路中列车动荷载和环境侵蚀耦合作用的实际情况不符。对于CA砂浆的疲劳-环境耦合作用的研究则多以疲劳-温度耦合为主，鲜见水侵蚀、盐侵蚀等作用下CA砂浆疲劳性能的研究。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种无砟轨道水泥基材料动态性能衰变试验装置，该装置能模拟出温度、酸雨、氯盐和高速列车荷载共同作用的工况，从而更真实的得出无砟轨道水泥基材料在实际运行过程中的动态性能衰变规律，从而为无砟轨道疲劳寿命的预测和维修提供有效、可靠的试验数据，以提高高速铁路运行的平顺性、舒适性和安全性。本专利技术的另一目的在于提供一种使用上述的无砟轨道水泥基材料动态性能衰变试验装置对无砟轨道水泥基材料进行动态性能衰变试验的方法。为实现上述目的，本专利技术提供的一种衰变试验装置，其包括盒体、上加载板和疲劳试验机；疲劳试验机的上加载夹持机构与所述上加载板固定连接；疲劳试验机的下加载夹持机构与所述盒体的底部固定连接；被测试的试验件放置在盒体内，所述上加载板顶压在试验件的顶面上，盒体的底板和上加载板将试验件夹持住。进一步地，所述盒体内设置有用于模拟腐蚀性环境的液体；优选地，所述液体为水、酸性溶液或者盐溶液。进一步地，所述盒体内设置有下加载板，下加载板与盒体的底板固定连接；所述试验件放置在下加载板上，上、下加载板将所述试验件夹持住。其中，下加载板优选地通过焊接方式固定在盒体的底板上。进一步地，所述上加载板为矩形，上加载板底面的两侧设置有下凸的条形上加载头；或者，所述上加载板为圆形，上加载板底面不设置下凸的上加载头。进一步地，所述下加载板顶面的两侧均设置有上凸的条状下加载头。当对CA砂浆试验件进行衰变试验时，圆柱形的CA砂浆试验件的上、下柱面分别直接贴靠在圆形的上加载板底面和下加载板上表面上。而试验件为混凝土试验件时，方块形的试验件放置在矩形的上加载板和下加载板之间，上、下加载板上的上、下加载头分别顶靠在混凝土试验件的上下表面上。进一步地，所述加载头为沿所述上、下加载板边缘设置的条状凸起。优选地，所述加载头和加载板一体成型，优选地，由一块钢板切削加工而成。进一步地，所述加载头与试验件接触的末端为圆弧形。加载头圆滑设置，以避免过于尖锐从而直接破坏试验件。进一步地，所述下加载板为矩形板，下加载板的长度是宽度的2-4倍，更为优选地，下加载板的长度是宽度的为3倍；所述上加载板为矩形板或者圆形板；上、下加载板的厚度一致；上加载板的宽度或者直径与下加载板的宽度一致。其中，盒体优选地由钢板焊接而成，盒体的侧板和底板之间采用焊接的方式连接。混凝土动态性能试验中，上加载板为矩形板；CA砂浆动态性能试验中，上加载板形状优选地为圆形钢板。进一步地，所述盒体内侧表面设置有用于防止腐蚀的涂层，所述涂层优选地为环氧树脂层。进一步地，所述盒体内设置有用于对盒体内所述液体或者气体进行加热的加热单元，以及用于测量盒体内所述液体或者气体温度的温度测量装置。优选地，所述加热单元为电加热棒；温度测量装置为温度计或者温度传感器。通过设置加热单元和温度测量装置可以调节盒体内的被模拟环境的温度值，从而将温度的影响参数耦合进去，从而真实还原无砟轨道所处的工作环境。进一步地，所述衰变试验装置还包括用于密封所述盒体上方开口的盖体；所述疲劳试验机的上加载夹持机构通过上连接柱与所述上加载板连接；盖体上设置有通孔，所述上连接柱上端与上加载夹持机构连接，上连接柱的下端穿过所述通孔与上加载板连接。进一步地，所述上连接柱与所述通孔之间滑动密封。通过设置盖体，可以模拟不同温度下、不同酸碱度的空气对试验件的腐蚀作用，目前，由于工业的过度发展，空气质量越来越差，由此空气质量的影响因素不得不考虑。进一步地，所述衰变试验装置还包括风机，所述盒体或者盖体上设置有进风口和出风口，风机通过管路与进风口连接；所述盒体内设置有风速测量仪。通过设置风机，则可以将空气质量、温度以及风速等环境因素与列车载荷等动态因素耦合在一起，从而更真实地得出无砟轨道水泥基材料在实际运行过程中的动态性能衰变规律，从而为无砟轨道疲劳寿命的预测和维修提供有效、可靠的试验数据，以提高高速铁路运行的平顺性、舒适性和安全性。进一步地，所述疲劳试验机的下加载夹持机构通过下连接柱与所述盒体的底部固定连接。其中，上、下连接柱优选地为硬质金属柱，如钢柱等。进一步地，所述试验件包括无砟轨道水泥基材料混凝土试验件和CA砂浆试验件。本专利技术提供的衰变试验装置具有以下几点有益效果：(1)能研究无砟轨道中多种水泥基材料的疲劳性能。作为无砟轨道结构中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衰变试验装置，其特征在于，其包括盒体、上加载板和疲劳试验机；疲劳试验机的上加载夹持机构与所述上加载板固定连接；疲劳试验机的下加载夹持机构与所述盒体的底部固定连接；被测试的试验件放置在盒体内，所述上加载板顶压在试验件的顶面上，盒体的底板和上加载板将试验件夹持住。

【技术特征摘要】
1.一种衰变试验装置，其特征在于，其包括盒体、上加载板和疲劳试验机；疲劳试验机的上加载夹持机构与所述上加载板固定连接；疲劳试验机的下加载夹持机构与所述盒体的底部固定连接；被测试的试验件放置在盒体内，所述上加载板顶压在试验件的顶面上，盒体的底板和上加载板将试验件夹持住。2.根据权利要求1所述的衰变试验装置，其特征在于，所述盒体内设置有用于模拟腐蚀性环境的液体。3.根据权利要求1所述的衰变试验装置，其特征在于，所述盒体内设置有下加载板，下加载板与盒体的底板固定连接；所述试验件放置在下加载板上，上、下加载板将所述试验件夹持住。4.根据权利要求1所述的衰变试验装置，其特征在于，所述上加载板为矩形，上加载板底面的两侧设置有下凸的条形上加载头；或者，所述上加载板为圆形，上加载板底面不设置下凸的上加载头。5.根据权利要求4所述的衰变试验装置，其特征在于，所述下加载板顶面的两侧均设置有上凸的条状下加载头。6.根据权利要求1所述的衰变试验装置，其特征在于，所述盒体内侧表面设置有用于防止腐蚀的涂层。7.根据权利要求1所述的衰变试验装置，其特征在于，所述盒体内设置有用于对盒体内所述液体或者气体进行加热的加热单元，以及用于测量盒体内液体或者气体温度的温度测量装置。8.一种利用权利要求1-7任一项所述的衰变试验装置的试验方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：S1.测定混凝土试验件或CA砂浆试验件的初始强度等级；S2.将试验件放置在下加载头或者下加载板上；S3.加载环境设置；环境设置具体包括：1)腐蚀性环境；根据测试的需要，向盒体内加入水、腐蚀性气体、酸溶液或盐溶液模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：任娟娟，刘学毅，晋智斌，杨荣山，赵坪锐，倪跃峰，刘丹，李潇，邓世杰，田根源，徐家铎，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51