[發明專利]一種鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法

有效

• 申請號: 202110237563.2
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112595616B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 常好誦;任志寬;岳清瑞;劉曉光;鄭云;殷小珠;張玉玲;陳煊;逯鵬;李亮;楊東磊
• 申請（專利權）人: 中冶建筑研究總院有限公司;北京科技大學;中國鐵道科學研究院集團有限公司
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36;G01M9/00;G01M13/00
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

1.一種鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于該試驗方法包含以下步驟：

S10、獲取列車通行時聲屏障柱所受疲勞荷載大小和次數，疲勞荷載大小為列車通行時循環風壓造成的柱腳彎矩、剪力值；

S20、根據柱腳彎矩、剪力值確定聲屏障柱的反彎點，反彎點為制作柱腳鋼結構試件時試件材料的截斷點，也即疲勞性能試驗時柱腳鋼結構試件加載的支撐點；

S30、按照實際工程現場施工相同的材料和工藝足尺制作柱腳鋼結構試件，柱腳鋼結構試件由兩個柱腳鋼結構焊接構成，兩個柱腳鋼結構以中心對稱的方式焊接在同一塊柱腳底板上；

S40、進行加載設計，對柱腳剪力值放大調幅，根據列車通行工況，采用有限元分析得到柱腳疲勞加載應力幅，其大小等效于真實疲勞荷載作用下的應力幅；

S50、將柱腳鋼結構試件橫向放置在加載裝置下，兩端支撐于混凝土墩座上，試驗采用豎向疲勞加載；

S60、按照疲勞加載的大小和次數，對柱腳底板進行疲勞加載，以確定柱腳鋼結構的疲勞壽命。

2.根據權利要求1所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于：步驟S10中，

考慮列車通過聲屏障時的三種工況，即臨向列車通過、對向列車通過和雙向列車會車時循環風壓對聲屏障的沖擊荷載作用，統計得到不同工況下荷載作用的次數和柱腳彎矩、剪力值大小。

3.根據權利要求1所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于：步驟S10具體為，

S101、通過風洞試驗或數值風洞模擬列車通過聲屏障，對聲屏障柱縮尺模型進行測試，得到列車通過聲屏障的風速、循環風壓；

S102、根據風速、循環風壓，采用有限元分析得到聲屏障柱的柱腳彎矩、剪力值；

S103、由列車通行計劃確定疲勞荷載的次數。

4.根據權利要求1所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于：步驟S30具體為，

S301、按照實際工程現場施工相同的材料下料，根據確定的反彎點，在反彎點處截斷，足尺制作兩個柱腳鋼結構；

S302、將兩個柱腳鋼結構采用中心對稱的方式，焊接在同一塊柱腳底板上，得到柱腳鋼結構試件。

5.根據權利要求4所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于：步驟S30進一步包括，

在柱腳鋼結構試件的兩端，各焊接一個加載支座，加載支座支撐于混凝土墩座上。

6.根據權利要求4所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于：步驟S30進一步包括，

在柱腳鋼結構試件中部的柱腳底板上焊接疲勞加載承壓板，疲勞加載承壓板與疲勞試驗機加載頭對正。

7.根據權利要求1所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，其特征在于：步驟S60具體為，

通過疲勞加載，綜合測試聲屏障柱腳鋼結構內側與外側鋼板應變與變形情況、疲勞裂紋萌生與擴展情況，觀測頻率為損傷出現前每加載10萬次，損傷出現后每加載5萬次。

8.一種用于權利要求1-7任一項所述的鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法的試驗裝置，其特征在于：該試驗裝置包括柱腳鋼結構試件和混凝土墩座，其中，

柱腳鋼結構按照實際工程現場施工相同的材料下料，通過在反彎點處截斷制作而成，由兩個柱腳鋼結構焊接構成，兩個柱腳鋼結構以中心對稱的方式焊接在同一塊柱腳底板上形成柱腳鋼結構試件；

試驗時，混凝土墩座位于柱腳鋼結構試件的兩端，柱腳鋼結構試件支撐于混凝土墩座上。

9.根據權利要求8所述的試驗裝置，其特征在于：

所述柱腳鋼結構試件的兩端，各焊接有一個加載支座，加載支座支撐于混凝土墩座上。

10.根據權利要求8所述的試驗裝置，其特征在于：

所述柱腳鋼結構試件中部的柱腳底板上焊接有一疲勞加載承壓板，疲勞加載承壓板與疲勞試驗機加載頭對正。