[發明專利]基于應力波的無砟軌道混凝土結構傷損檢測方法

在審

• 申請號: 202010787378.6
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111830136A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 胡志鵬;魏周春;張岷;褚衛松;劉杰;常衛華;于鵬;馮威;劉啟賓;蔡向輝;張生延;付琪璋;蘇成光;劉超;張高揚;賀天龍
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及基于應力波的無砟軌道混凝土結構傷損檢測方法，采用軌道板的應力波反射頻譜曲線峰值識別層間傷損位置和傷損深度具體包括步驟：在軌道板上布置加速度傳感器接收應力波時域信號，通過應力波反射的時域信號得出軌道板的頻譜曲線；利用頻譜曲線峰值計算應力波的傳播深度，以確定傷損是否存在及具體深度。本發明利用應力波反射理論，結合軌道板頻譜曲線峰值識別軌道板傷損有無及傷損深度，是一種無損檢測方法，試驗操作簡便，檢測結果直觀明了，不僅能識別傷損的有無，而且還能準確的定位傷損的深度。

技術領域

本發明涉及鐵路軌道技術領域，具體涉及一種基于應力波的無砟軌道混凝土結構傷損檢測方法。

背景技術

目前，我國無砟軌道運營里程約3.5萬公里，居世界第一。無砟軌道結構主要有CRTS I型雙塊式、CRTS I型板式、CRTSⅢ型板式無砟軌道等，無砟軌道結構暴露在大氣環境中，承受雨水、環境溫度及列車荷載的不斷考驗，隨著運營時間的增加，其結構出現不同程度的傷損。

無砟軌道混凝土結構系統是大型混凝土結構，又是典型的層狀結構，不同的無砟軌道結構有單元板和縱連板之分，其傷損大多數存在于軌道板內部、道床板內部及軌道板(道床板)與底座板之間，用肉眼不易直接觀察到。目前，檢測混凝土傷損的方法有回彈儀檢測、紅外線熱成像、探地雷達等。回彈儀檢測一般測試結構物表層強度，對較深結構的強度無法測得；紅外熱成像的檢測環境對檢測結果影響較大，使得難以測得裂縫、空洞等微小傷損。探地雷達是利用電磁波原理，但無砟軌道道床板或軌道板中密布鋼筋，鋼筋對電磁波的反射勢必影響傷損檢測的準確性，上述方法不適宜于無砟軌道結構的傷損檢測。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于應力波的無砟軌道混凝土結構傷損檢測方法，基于應力波反射理論，用軌道板的頻譜曲線峰值識別傷損位置及深度，能識別CRTS I型板式無砟軌道層間脫空、CRTS II型板式無砟軌道層間脫空及CRTS I型雙塊式無砟軌道層間離縫傷損及軌道板空洞傷損。

本發明所采用的技術方案為：

基于應力波的無砟軌道混凝土結構傷損檢測方法，其特征在于：

所述方法根據布置于軌道板上加速度傳感器獲取的應力波時域信號，求得應力波反射頻譜曲線，根據頻譜曲線峰值，通過頻率與應力波的關系反算應力波反射面深度；若與軌道板等厚，即軌道板中無損傷；若反射面深度小于軌道板厚度，則判定軌道板中存在傷損，且可計算出傷損的具體深度。

所述方法包括以下步驟：

步驟一：在軌道板上布置加速度傳感器，通過力錘敲擊產生應力波，加速度傳感器接收時域信號，根據應力波反射的時域信號得出軌道板的頻譜曲線；

步驟二：利用頻譜曲線峰值計算應力波的傳播深度，以確定傷損是否存在及具體深度。

應力波反射的時域信號是通過布置于軌道板表面的加速度傳感器獲取，加速度傳感器在軌道板縱橫向按0.2m間距布置。

步驟一中，軌道板時域信號通過傅里葉變換轉換成頻譜曲線。

步驟二中，根據頻譜曲線峰值采用下式計算應力波的反射深度，應力波反射面深度若與軌道板等厚，即軌道板中無損傷；若反射面深度小于軌道板厚度，則判定軌道板中存在傷損：

其中：

f-軌道板頻譜曲線峰值；

C_pp-應力波通過板厚度方向的傳播波速；

D-反射深度，即反射面到測試面的距離；測試面為軌道板表面；反射面為不同材質或空氣與混凝土的邊界面。