环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统及方法，包括试验段、环境模拟箱与加载组件。环境模拟箱用于放入进行模拟试验的轨道结构。加载组件设置于试验段，加载组件包括若干个作动器。作动器与轨道结构相连。将不同损伤状态的轨道结构放置于环境模拟箱中，由环境模拟箱给轨道结构提供预设的环境条件，再现不同的自然环境因素，同时由加载组件同步进行加载动作，加载组件将模拟列车的移动荷载传递给轨道结构，能同时考虑不同的环境因素与列车的移动荷载相互耦合对不同损伤状态的轨道结构性能演化规律的影响，模拟试验更加真实，能对不同损伤状态的多种轨道结构在多场耦合作用下结构性能评估和病害机理等进行试验研究。

【技术实现步骤摘要】
环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统及方法
本专利技术涉及轨道结构模型试验系统
，特别是涉及一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统及方法。
技术介绍
近年来，我国高速铁路和城市轨道交通在技术发展与规模发展上都取得了极大进步，中国己经成世界上高速铁路和城市轨道交通运营里程最长、建设速度最快、轨道交通运量最大、运营时速最高以及在建规模最大的国家。然而，我国轨道交通建造规模大、建设周期短、设计施工经验不足，加上所处的地质和气候条件差异较大，在既有线路周围新建线路，使得既有轨道结构在运营期间受到各种复杂环境条件变化和往复列车荷载等多因素的影响，国内几乎所有轨道交通的轨道结构都出现了不同程度、不同类型病害，例如，列车的波磨和车轮扁疤，轨道结构主要病害有层间离缝上拱，混凝土轨道板、底座板开裂，轨道板上拱等，路基的不均匀沉降、桥梁凸形挡台破损和隧道积水，这些病害严重影响了轨道结构的正常服役性能，甚至危及行车安全。室内模型试验是研究无砟轨道在多场耦合作用下结构性能评估和病害机理的重要手段，目前现有的室内试验研究主要集中在轨道结构的温度场、列车荷载和疲劳特性等相关测试，缺少对不同服役环境条件和移动列车荷载耦合的考虑，也缺少对不同损伤状态下轨道结构的考虑。
技术实现思路
基于此，有必要克服现有室内试验技术的缺陷，提供一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统及方法，它能够实现对不同损伤状态的轨道结构多场耦合作用下病害机理和结构性能评估等进行试验研究。其技术方案如下：一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，所述环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统包括：试验段与环境模拟箱，所述环境模拟箱设于所述试验段，所述环境模拟箱用于放入进行模拟试验的轨道结构，并为所述轨道结构提供预设的环境条件；加载组件，所述加载组件设置于所述试验段，所述加载组件包括若干个作动器，所述作动器用于与所述轨道结构相连，将模拟列车的移动荷载传递给所述轨道结构。上述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，对轨道结构进行试验工作时，将轨道结构放置于环境模拟箱中，由环境模拟箱给轨道结构提供预设的环境条件，再现不同的自然环境因素(包括但不限于温度场、湿度、雨水侵蚀、光照及盐雾腐蚀)，与此同时，由加载组件同步进行加载动作，加载组件将模拟列车的移动荷载传递给轨道结构，也就是能够同时考虑不同的自然环境因素与列车的移动荷载相互耦合对轨道结构病害机理和结构性能评估的影响，模拟试验更加真实，能实现对不同损伤状态下轨道结构在多因素耦合作用下病害机理和结构性能评估等进行试验研究。在其中一个实施例中，所述环境模拟箱还用于放入所述轨道结构的下部基础，所述下部基础为路基、桥梁或隧道模型。在其中一个实施例中，所述环境模拟箱的内部依次间隔设有两个以上门板，两个以上所述门板将所述环境模拟箱的内部空间分隔成多个试验环境空间。在其中一个实施例中，所述环境模拟箱可移动地设置于所述试验段上，所述门板可打开式地设置于所述环境模拟箱中。在其中一个实施例中，所述环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统还包括可拆卸地设置于所述环境模拟箱与所述试验段之间的支撑板，所述支撑板上设有第一滑轨，所述环境模拟箱上设有沿着所述第一滑轨移动的第一滑动件；所述门板为自动门。在其中一个实施例中，所述加载组件还包括间隔地设置于所述试验段上的两个以上反力架，以及连接两个以上所述反力架的纵梁，所述作动器包括两个以上竖向作动器，两个以上竖向作动器间隔地设置于所述纵梁上；所述环境模拟箱的顶板上设有条形口，所述竖向作动器穿过所述条形口伸入到所述环境模拟箱后用于与所述轨道结构相连，将模拟列车的移动荷载传递给所述轨道结构。在其中一个实施例中，所述环境模拟箱设有温湿度调节器、降雨模拟器、光照模拟器及盐雾模拟器中的至少一种；所述环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统还包括用于获取所述轨道结构的试验信息的传感采集装置；所述传感采集装置包括多个高清摄像机、三维激光扫描仪、光纤光栅传感器、温湿度计、土压力盒以及数据采集仪器。一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验方法，采用了所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，包括如下步骤：对轨道结构进行试验工作时，将轨道结构放置于环境模拟箱中，由环境模拟箱给轨道结构提供预设的环境条件，再现不同的自然环境因素，与此同时，由加载组件同步进行加载动作，加载组件将模拟列车的移动荷载传递给轨道结构。上述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验方法，对轨道结构进行试验工作时，将轨道结构放置于环境模拟箱中，由环境模拟箱给轨道结构提供预设的环境条件，再现不同的自然环境因素(包括但不限于温度、湿度、雨水、光照及盐雾腐蚀)，与此同时，由加载组件同步进行加载动作，加载组件将模拟列车的移动荷载传递给轨道结构，也就是能够同时考虑不同的自然环境因素与列车的移动荷载相互耦合对轨道结构性能演化规律的影响，模拟试验更加真实，能实现对不同损伤状态的轨道结构在多因素耦合作用下病害机理和结构性能评估等进行试验研究。在其中一个实施例中，所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验方法还包括如下步骤：将轨道结构的下方的下部基础同步放入到环境模拟箱中，下部基础位于轨道结构的下方。在其中一个实施例中，当需要模拟路基的不均匀沉降时，下部基础为路基，在路基底部均匀沉降的位置放置变形板模拟路基的不均匀沉降；当需要模拟无砟轨道CA砂浆层或自密实混凝土层与轨道板、底座板之间层间离缝时，预先在轨道结构的无砟轨道CA砂浆层或自密实混凝土层与轨道板、底座板之间设置层间离缝，层间离缝的大小在0.5cm-5cm范围内；当需要模拟轨道板上拱时，通过在轨道结构上拱位置的底部放置垫片模拟轨道板上拱；当需要模拟轨道板和底座板开裂现象，通过在轨道结构的轨道板和底座板设置不同深度和长度的裂缝模拟轨道板和底座板的开裂，然后将有裂缝的轨道结构放入所述的环境箱里面。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例所述的多场耦合作用下轨道-路基结构试验系统的结构图；图2为本专利技术一实施例所述的多场耦合作用下轨道-路基结构试验系统的路基不均匀沉降的结构示意图；图3为本专利技术一实施例所述的多场耦合作用下轨道-路基结构试验系统的断面结构图；图4为图3在A-A处的剖视图；图5为本专利技术一实施例所述的多场耦合作用下轨道-桥梁结构试验系统的结构图；图6为本专利技术一实施例所述的多场耦合作用下轨道-桥梁结构试验系统的断面结构图；图7为本专利技术一实施例所述的多场耦合作用下轨道结构试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统包括：/n试验段与环境模拟箱，所述环境模拟箱设于所述试验段，所述环境模拟箱用于放入进行模拟试验的轨道结构，并为所述轨道结构提供预设的环境条件；/n加载组件，所述加载组件设置于所述试验段，所述加载组件包括若干个作动器，所述作动器用于与所述轨道结构相连，将模拟列车的移动荷载传递给所述轨道结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统包括：
试验段与环境模拟箱，所述环境模拟箱设于所述试验段，所述环境模拟箱用于放入进行模拟试验的轨道结构，并为所述轨道结构提供预设的环境条件；
加载组件，所述加载组件设置于所述试验段，所述加载组件包括若干个作动器，所述作动器用于与所述轨道结构相连，将模拟列车的移动荷载传递给所述轨道结构。


2.根据权利要求1所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述环境模拟箱还用于放入所述轨道结构的下部基础，所述下部基础为路基、桥梁或隧道模型。


3.根据权利要求1所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述环境模拟箱的内部依次间隔设有两个以上门板，两个以上所述门板将所述环境模拟箱的内部空间分隔成多个试验环境空间。


4.根据权利要求3所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述环境模拟箱可移动地设置于所述试验段上，所述门板可打开式地设置于所述环境模拟箱中。


5.根据权利要求4所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统还包括可拆卸地设置于所述环境模拟箱与所述试验段之间的支撑板，所述支撑板上设有第一滑轨，所述环境模拟箱上设有沿着所述第一滑轨移动的第一滑动件；所述门板为自动门。


6.根据权利要求1所述的环境荷载耦合作用下轨道结构模型试验系统，其特征在于，所述加载组件还包括间隔地设置于所述试验段上的两个以上反力架，以及连接两个以上所述反力架的纵梁，所述作动器包括两个以上竖向作动器，两个以上竖向作动器间隔地设置于所述纵梁上；所述环境模拟箱的顶板上设有条形口，所述竖向作动器穿过所述条形口伸入到所述环境模拟箱后用于与所述轨道结构相连，将模拟列车的移动荷载传递给所述轨道结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锐，周瑜，杜彦良，朱家松，盛曦，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44