一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法，涉及无砟轨道服役性能研究技术领域，轨道板疲劳损伤研究试验装置包括压力加载机构、钢轨和下支撑层，所述下支撑层上用于放置待测轨道板，所述钢轨设置于所述待测轨道板上，所述压力加载机构用于对所述钢轨施加竖直向下的压力。本发明专利技术提供方案能够实现对不同切割尺寸轨道板进行外荷载循环作用以及轨道板损伤状态的评价，为高速铁路无砟轨道养护维修及轨道板服役性能评估提供依据。维修及轨道板服役性能评估提供依据。维修及轨道板服役性能评估提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法


[0001]本专利技术涉及无砟轨道
，特别是涉及一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法。

技术介绍

[0002]随着科技和社会的快速发展，我国高速铁路建设里程不断突破，“八纵八横”高铁线路网目标也在逐步实现。在给人们出行带来极大方便的同时，高铁无砟轨道也随着服役年限的增长暴露出许多病害，关于无砟轨道疲劳伤损病害的研究显得日益重要。对于轨道板疲劳裂纹研究的传统方法是在高铁现场进行病害调研和裂缝几何参数统计，但由于受现场环境及时间限制，难以实时获取裂纹扩展历程及裂纹几何参数变化。
[0003]针对上述技术问题，需要建立一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法，实现对不同切割尺寸的轨道板在外荷载循环作用下疲劳裂纹的测量以及损伤状态下轨道板服役性能的评估。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现对不同切割尺寸轨道板进行外荷载循环作用以及轨道板损伤状态的评价，为高速铁路无砟轨道养护维修及轨道板服役性能评估提供依据。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种轨道板疲劳损伤研究试验装置，包括压力加载机构、钢轨和下支撑层，所述下支撑层上用于放置待测轨道板，所述钢轨设置于所述待测轨道板上，所述压力加载机构用于对所述钢轨施加竖直向下的压力。
[0007]优选的，所述压力加载机构包括反力架、疲劳试验机、助动头和分配梁，所述疲劳试验机安装于所述反力架上，所述助动头安装于所述疲劳试验机的加压端，所述分配梁和所述钢轨从上至下依次设置于所述助动头的底部，所述疲劳试验机的加载力依次通过所述助动头、所述分配梁和所述钢轨传递至所述待测轨道板上。
[0008]优选的，所述分配梁底部设置有两个凹槽，所述凹槽大小与所述钢轨顶部结构相适配，两个所述钢轨的顶部分别伸入至所述凹槽内。
[0009]优选的，所述下支撑层包括固定装置和多个复合试块，所述固定装置包括多个挡板，多个所述挡板绕所述下支撑层外周依次设置并首尾可拆卸连接，所述固定装置能够将其内的多个所述复合试块箍紧。
[0010]优选的，所述复合试块由水泥沥青砂浆与底座板组成。
[0011]本专利技术还提供了一种轨道板疲劳损伤的评价方法，包括：
[0012]引入损伤因子D对结构开裂损伤状态进行评估，其表达式如下：
[0013][0014][0015]式中：δ
n
为法向界面位移；
[0016]δ
s
为切向界面位移；
[0017]δ
m
为拉伸与剪切混合加载作用下界面开裂时的有效位移；
[0018]为拉伸与剪切混合加载作用下界面内聚强度；
[0019]为拉伸与剪切混合加载作用下界面完全开裂时的张开位移；
[0020]为加载历程中达到的最大有效位移；
[0021]D的取值范围为0至1，当损伤因子D＝0，此时轨道板未出现损伤；在外荷载持续作用下，损伤不断发展，此时损伤因子逐渐增大，其范围为：0<D<1，对应不同损伤阶段，越接近1表明损伤越严重；当D趋近或达到1时，界面完全开裂，此时界面失效，轨道板丧失承载能力。
[0022]优选的，结合回弹法与钻芯法对混凝土强度进行测定以评估结构剩余承载力大小；
[0023]所述回弹法是通过回弹仪内弹簧驱动的重锤对轨道板表面进行冲击，测出重锤被轨道板反弹回来的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比作为与强度相关指标，从而推定混凝土强度；
[0024]所述钻芯法是在轨道板内钻取圆柱试样，通过测定芯样试件的混凝土强度，从而推算相应测试龄期，边长为150mm的立方体试块的抗压强度值，以下为芯样试件的混凝土强度换算公式：
[0025][0026]式中：——芯样试件混凝土强度换算值(MPa)；
[0027]F——芯样试件抗压试验测得最大压力(N)；
[0028]d——芯样试件的平均直径(mm)；
[0029]α——不同高径比的芯样试件混凝土强度换算系数。
[0030]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0031]本专利技术提供的方案摒弃了现有技术中现场检测的方式，以便于实现对循环荷载作用下轨道板疲劳裂纹扩展历程的记录以及裂纹几何参数的测量，从而实时获取裂纹从萌生到扩展直至失效的整个演变过程，同时提供的轨道板疲劳损伤的评价方法可对裂纹扩展状态以及结构剩余承载力进行评估，为无砟轨道裂纹扩展及养护维修提供参考。
[0032]另外，下部固定装置是可拼装、组合和调节的结构，符合不同切割试块或者结构；分配梁上端固定加载头，下端固定钢轨，稳定牢靠；底部复合试块按照砂浆层
‑
支承层设置成为可拼接、移动的基础，满足刚度关系，且下部的试块数量和布置方法可以设置不同类型的工况。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
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。
[0034]图1为实施例一提供的轨道板疲劳损伤研究试验装置的结构示意图；
[0035]图2为固定装置的结构示意图；
[0036]图3为横向挡板的结构示意图；
[0037]图4为纵向挡板A的结构示意图；
[0038]图5为纵向挡板B的结构示意图；
[0039]图6为垂向荷载频率分布统计图；
[0040]图中：1
‑
反力架；2
‑
疲劳试验机；3
‑
分配梁；4
‑
轨道板；5
‑
钢轨；6
‑
复合试块；61
‑
底座板；62
‑
砂浆层；7
‑
助动头；81
‑
纵向挡板A；82
‑
纵向挡板B；83
‑
横向挡板；84
‑
连接板；85
‑
焊接螺母；86
‑
连接杆；87
‑
活动螺母。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]本专利技术的目的是提供一种轨道板疲劳损伤研究试验装置与评价方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现对不同切割尺寸轨道板进行外荷载循环作用以及轨道板损伤状态的评价，为高速铁路无砟轨道养护维修及轨道板服役性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道板疲劳损伤研究试验装置，其特征在于：包括压力加载机构、钢轨和下支撑层，所述下支撑层上用于放置待测轨道板，所述钢轨设置于所述待测轨道板上，所述压力加载机构用于对所述钢轨施加竖直向下的压力。2.根据权利要求1所述的轨道板疲劳损伤研究试验装置，其特征在于：所述压力加载机构包括反力架、疲劳试验机、助动头和分配梁，所述疲劳试验机安装于所述反力架上，所述助动头安装于所述疲劳试验机的加压端，所述分配梁和所述钢轨从上至下依次设置于所述助动头的底部，所述疲劳试验机的加载力依次通过所述助动头、所述分配梁和所述钢轨传递至所述待测轨道板上。3.根据权利要求2所述的轨道板疲劳损伤研究试验装置，其特征在于：所述分配梁底部设置有两个凹槽，所述凹槽大小与所述钢轨顶部结构相适配，两个所述钢轨的顶部分别伸入至所述凹槽内。4.根据权利要求1所述的轨道板疲劳损伤研究试验装置，其特征在于：所述下支撑层包括固定装置和多个复合试块，所述固定装置包括多个挡板，多个所述挡板绕所述下支撑层外周依次设置并首尾可拆卸相接，所述固定装置能够将其内的多个所述复合试块箍紧为一体。5.根据权利要求4所述的轨道板疲劳损伤研究试验装置，其特征在于：所述复合试块由水泥沥青砂浆与底座板组成。6.一种轨道板疲劳损伤的评价方法，其特征在于：包括：引入损伤因子D对结构开裂损伤状态进行评估，其表达式如下：引入损伤因子D对结构开裂损伤状态进行评估，其表达式如下：式中：δ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：许玉德，路宏遥，胡猛，严道斌，石梓煊，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：