[發(fā)明專利]一種無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置及試驗方法

在審

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• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111175225A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 代豐;曹世豪;楊吉忠;林紅松;馮讀貝;胡連軍;陳志輝;肖飛知
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司;河南工業(yè)大學
• 主分類號: G01N19/08
• 分類號: G01N19/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 陳明龍

本發(fā)明涉及一種無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置，包括試驗水箱、鋼桌；水箱底板上設置有底板固定柱安裝固定待測試工件；試驗水箱外部通過螺栓和鋼桌連接在一起。同時，本發(fā)明還提供一種無砟軌道層間裂紋擴展試驗方法，包括以下步驟：使用混凝土澆筑試件；將待測試工件放入試驗水箱，并和水箱底部底板固定柱相連；向試驗水箱中加水，淹沒接縫；把試驗水箱和鋼桌連接；進行至少一次加載試驗；每次加載試驗完成后，將測試工件取出染色；加載試驗完畢后，取出測試工件，干燥，沿裂紋切開，觀察裂紋擴展情況。試驗過程中，基于三基色原理，通過裂紋界面顏色變化進行裂紋擴展研究，克服了列車荷載和水耦合作用難以模擬、層間裂紋擴展難以跟蹤的缺陷。

技術領域

本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)領域，涉及一種試驗裝置和試驗方法，特別是一種模擬列車荷載和水耦合作用下無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置及試驗方法。

背景技術

現(xiàn)有技術情況，現(xiàn)有技術的缺陷或不足：

無砟軌道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)取代散粒體碎石道床結(jié)構(gòu)，以其高平順、高穩(wěn)定和少維修的特點被廣泛應用于國內(nèi)高速鐵路。在運營服役過程中，受列車荷載、服役環(huán)境、施工人因等綜合因素的影響，無砟軌道混凝土層間裂紋現(xiàn)象較為普遍。這類裂紋在降雨量較少地區(qū)，擴展速率相對緩慢，但在雨水豐沛或排水不暢地段，裂紋擴展迅速。

由于列車荷載與水的耦合作用對無砟軌道裂紋擴展影響巨大，開展列車荷載與水耦合作用下的混凝土層間裂紋擴展試驗是研究無砟軌道水致傷損機理的基礎，而就無砟軌道水致傷損機理的研究在國內(nèi)尚屬起步。鑒于此，有必要設計一種觀察無砟軌道結(jié)構(gòu)層間裂紋在列車荷載和水耦合作用下擴展情況的試驗方法和試驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術存在的多雨地區(qū)無砟軌道混凝土層間裂紋頻發(fā)，嚴重危害高速鐵路運營安全，而對于無砟軌道裂紋擴展研究缺少的問題，提供一種無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置及試驗方法。

具體而言，本發(fā)明提出一種能夠模擬列車荷載和水耦合作用下的無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置及試驗方法，用于觀察無砟軌道結(jié)構(gòu)層間裂紋擴展情況，重點研究水對層間裂紋擴展的影響。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置，包括試驗水箱、鋼桌。

所述試驗水箱是用于盛裝測試工件并提供水環(huán)境的水箱；

所述水箱底板上設置有底板固定柱；

所述底板固定柱用于安裝固定待測試工件；試驗水箱外壁上設置有帶孔的安裝腳。

所述鋼桌上設置有安裝孔，所述安裝孔與安裝腳的位置相匹配，通過螺栓將試驗水箱和鋼桌連接在一起。

本發(fā)明無砟軌道層間裂紋擴展試驗裝置包括試驗水箱，水箱通過其外壁上的安裝腳和鋼桌上的安裝孔相互匹配，并通過螺栓加以安裝固定。水箱底板上設置底板固定柱用于和待測試工件安放固定，然后工件和水箱底板一起放置在試驗水箱當中。在測試的過程中，向試驗水箱中加入足夠的水，將工件浸沒，然后進行裂紋擴展試驗。

通過加入足夠的水，實現(xiàn)對于無砟軌道層間在雨水浸潤/浸泡情況下的裂紋擴展變化模擬，一方面層間由于列車荷載激勵誘發(fā)裂紋產(chǎn)生，另一方面由于雨水滲透進入裂紋之間，促進裂紋連續(xù)發(fā)生。

提供水環(huán)境是指測試工件被浸泡在水溶液中，達到模擬雨水浸潤裂紋的狀態(tài)模擬。本發(fā)明主要是應用水溶液浸沒無砟軌道板和底座板層間裂紋，以模擬雨水浸泡無砟軌道層間裂紋的狀態(tài)，然后利用加載試驗模擬列車荷載激勵作用（采用萬能伺服液壓疲勞試驗機進行加載試驗），實現(xiàn)室內(nèi)試驗模擬無砟軌道板和底座板層間裂紋在列車荷載與水耦合作用下的擴展變化研究，能夠快速完成自然環(huán)境中數(shù)月乃至數(shù)年時間的無砟軌道層間裂紋擴展研究分析。