一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法技术

本发明专利技术涉及一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，该试验方法包含：获取列车通行时声屏障柱所受疲劳荷载大小和次数；确定声屏障柱的反弯点；制作柱脚钢结构试件；进行加载设计，对柱脚剪力值放大调幅；将柱脚钢结构试件横向放置在加载装置下，试验采用竖向疲劳加载；根据疲劳荷载大小和次数，对柱脚底板进行疲劳加载，以确定柱脚钢结构的疲劳寿命。本发明专利技术综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能，一次加载同时测试列车驶入、驶出造成的柱脚钢结构内侧、外侧承受疲劳荷载的安全性，为实际工程在设计、施工和后期维护阶段提供数据支撑和参考。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法
本专利技术涉及铁路附属构件疲劳性能试验
，尤其涉及一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法。
技术介绍
声屏障是解决高速铁路沿线噪声问题的有效设施之一，它的主要作用是可以降低铁路噪声对沿线区域的影响。声屏障除了受到自身重力作用和随机的自然横风载荷外，还受到列车通过时产生的脉动压力的反复作用。当列车速度较高时，尤其是高铁列车速度高达350km/h，列车脉动压力对声屏障的作用效果十分明显，在某些情况下甚至导致声屏障组件破坏进而危及行车安全。故在声屏障设计阶段，应合理地评估列车通过时产生的脉动压力以及其他多种载荷作用下的疲劳性能，避免按照低速列车设计经验使声屏障在使用中发生疲劳破坏，避免铁路线路运营后期声屏障全线加固造成的巨大的经济浪费，从而实现高速铁路节能环保、可持续发展的要求。由于高铁列车近些年才出现，现有技术中声屏障设计未充分考虑列车脉动压力对声屏障的疲劳破坏作用，大多仍按照低速列车设计经验设计声屏障，也没有考虑列车脉动压力对声屏障的疲劳破坏的相关试验研究，因此开展这一研究以综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能显得尤为必要。
技术实现思路
本专利技术目的在于补充现有疲劳试验方法的不足，提出一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，旨在综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能，适用于不同类型铁路声屏障。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术首先提供一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，该试验方法包含以下步骤：S10、获取列车通行时声屏障柱所受疲劳荷载大小和次数，疲劳荷载大小为列车通行时循环风压造成的柱脚弯矩、剪力值；S20、根据柱脚弯矩、剪力值确定声屏障柱的反弯点；S30、按照实际工程现场施工相同的材料和工艺足尺制作柱脚钢结构试件，柱脚钢结构试件由两个柱脚钢结构焊接构成，两个柱脚钢结构以中心对称的方式焊接在同一块柱脚底板上；S40、进行加载设计，对柱脚剪力值放大调幅，根据列车通行工况，采用有限元分析得到柱脚疲劳加载应力幅，其大小等效于真实疲劳荷载作用下的应力幅；S50、将柱脚钢结构试件横向放置在加载装置下，两端支撑于混凝土墩座上，试验采用竖向疲劳加载；S60、按照疲劳加载的大小和次数，对柱脚底板进行疲劳加载，以确定柱脚钢结构的疲劳寿命。在一个实施例中，步骤S10中，考虑列车通过声屏障时的三种工况，即临向列车通过、对向列车通过和双向列车会车时循环风压对声屏障的冲击荷载作用，统计得到不同工况下荷载作用的次数和柱脚弯矩、剪力值大小。在一个实施例中，步骤S10具体为，S101、通过风洞试验或数值风洞模拟列车通过声屏障，对声屏障柱缩尺模型进行测试，得到列车通过声屏障的风速、循环风压；S102、根据风速、循环风压，采用有限元分析得到声屏障柱的柱脚弯矩、剪力值；S103、由列车通行计划确定疲劳荷载的次数。在一个实施例中，步骤S30具体为，S301、按照实际工程现场施工相同的材料下料，根据确定的反弯点，在反弯点处截断，足尺制作两个柱脚钢结构；S302、将两个柱脚钢结构采用中心对称的方式，焊接在同一块柱脚底板上，得到柱脚钢结构试件。在一个实施例中，步骤S30进一步包括，在柱脚钢结构试件的两端，各焊接一个加载支座，加载支座支撑于混凝土墩座上。在一个实施例中，步骤S30进一步包括，在柱脚钢结构试件中部的柱脚底板上焊接疲劳加载承压板，疲劳加载承压板与疲劳试验机加载头对正。在一个实施例中，步骤S60具体为，通过疲劳加载，综合测试声屏障柱脚钢结构内侧与外侧钢板应变与变形情况、疲劳裂纹萌生与扩展情况，观测频率为损伤出现前每加载10万次，损伤出现后每加载5万次。本专利技术进一步提供一种试验装置，该试验装置包括柱脚钢结构试件和混凝土墩座，其中，柱脚钢结构按照实际工程现场施工相同的材料下料，通过在反弯点处截断制作而成，由两个柱脚钢结构焊接构成，两个柱脚钢结构以中心对称的方式焊接在同一块柱脚底板上形成柱脚钢结构试件；试验时，混凝土墩座位于柱脚钢结构试件的两端，柱脚钢结构试件支撑于混凝土墩座上。在一个实施例中，所述柱脚钢结构试件的两端，各焊接有一个加载支座，加载支座支撑于混凝土墩座上。在一个实施例中，所述柱脚钢结构试件中部的柱脚底板上焊接有一疲劳加载承压板，疲劳加载承压板与疲劳试验机加载头对正。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术的提出的一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，旨在综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能，通过将两个柱脚钢结构中心对称焊接于同一块底板上进行加载，同时测试列车驶入、驶出造成的柱脚钢结构内侧、外侧承受疲劳荷载的安全性，为实际工程在设计、施工和后期维护阶段提供数据支撑和参考。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
涵盖的范围内。图1为本专利技术一种实施方式的试验方法流程图；图2为本专利技术一种实施方式的试验装置立体结构示意图；图3为本专利技术一种实施方式的试验装置正立面示意图。图中：1-混凝土墩座，2-柱脚钢结构，3-柱脚底板，4-加载支座，5-疲劳加载承压板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术实施例作进一步详细说明。在此，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，但并不作为对本专利技术的限定。需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，其特征在于该试验方法包含以下步骤：/nS10、获取列车通行时声屏障柱所受疲劳荷载大小和次数，疲劳荷载大小为列车通行时循环风压造成的柱脚弯矩、剪力值；/nS20、根据柱脚弯矩、剪力值确定声屏障柱的反弯点；/nS30、按照实际工程现场施工相同的材料和工艺足尺制作柱脚钢结构试件，柱脚钢结构试件由两个柱脚钢结构焊接构成，两个柱脚钢结构以中心对称的方式焊接在同一块柱脚底板上；/nS40、进行加载设计，对柱脚剪力值放大调幅，根据列车通行工况，采用有限元分析得到柱脚疲劳加载应力幅，其大小等效于真实疲劳荷载作用下的应力幅；/nS50、将柱脚钢结构试件横向放置在加载装置下，两端支撑于混凝土墩座上，试验采用竖向疲劳加载；/nS60、按照疲劳加载的大小和次数，对柱脚底板进行疲劳加载，以确定柱脚钢结构的疲劳寿命。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，其特征在于该试验方法包含以下步骤：
S10、获取列车通行时声屏障柱所受疲劳荷载大小和次数，疲劳荷载大小为列车通行时循环风压造成的柱脚弯矩、剪力值；
S20、根据柱脚弯矩、剪力值确定声屏障柱的反弯点；
S30、按照实际工程现场施工相同的材料和工艺足尺制作柱脚钢结构试件，柱脚钢结构试件由两个柱脚钢结构焊接构成，两个柱脚钢结构以中心对称的方式焊接在同一块柱脚底板上；
S40、进行加载设计，对柱脚剪力值放大调幅，根据列车通行工况，采用有限元分析得到柱脚疲劳加载应力幅，其大小等效于真实疲劳荷载作用下的应力幅；
S50、将柱脚钢结构试件横向放置在加载装置下，两端支撑于混凝土墩座上，试验采用竖向疲劳加载；
S60、按照疲劳加载的大小和次数，对柱脚底板进行疲劳加载，以确定柱脚钢结构的疲劳寿命。


2.根据权利要求1所述的铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，其特征在于：步骤S10中，
考虑列车通过声屏障时的三种工况，即临向列车通过、对向列车通过和双向列车会车时循环风压对声屏障的冲击荷载作用，统计得到不同工况下荷载作用的次数和柱脚弯矩、剪力值大小。


3.根据权利要求1所述的铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，其特征在于：步骤S10具体为，
S101、通过风洞试验或数值风洞模拟列车通过声屏障，对声屏障柱缩尺模型进行测试，得到列车通过声屏障的风速、循环风压；
S102、根据风速、循环风压，采用有限元分析得到声屏障柱的柱脚弯矩、剪力值；
S103、由列车通行计划确定疲劳荷载的次数。


4.根据权利要求1所述的铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，其特征在于：步骤S30具体为，
S301、按照实际工程现场施工相同的材料下料，根据确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：常好诵，任志宽，岳清瑞，刘晓光，郑云，殷小珠，张玉玲，陈煊，逯鹏，李亮，杨东磊，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，北京科技大学，中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11