[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

本發明涉及一種鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，該試驗方法包含：獲取列車通行時聲屏障柱所受疲勞荷載大小和次數；確定聲屏障柱的反彎點；制作柱腳鋼結構試件；進行加載設計，對柱腳剪力值放大調幅；將柱腳鋼結構試件橫向放置在加載裝置下，試驗采用豎向疲勞加載；根據疲勞荷載大小和次數，對柱腳底板進行疲勞加載，以確定柱腳鋼結構的疲勞壽命。本發明綜合評估鐵路聲屏障柱腳鋼結構長期處于高速列車通過時產生的脈動壓力作用下的疲勞性能，一次加載同時測試列車駛入、駛出造成的柱腳鋼結構內側、外側承受疲勞荷載的安全性，為實際工程在設計、施工和后期維護階段提供數據支撐和參考。

技術領域

本發明涉及鐵路附屬構件疲勞性能試驗技術領域，尤其涉及一種鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法。

背景技術

聲屏障是解決高速鐵路沿線噪聲問題的有效設施之一，它的主要作用是可以降低鐵路噪聲對沿線區域的影響。聲屏障除了受到自身重力作用和隨機的自然橫風載荷外，還受到列車通過時產生的脈動壓力的反復作用。當列車速度較高時，尤其是高鐵列車速度高達350km/h，列車脈動壓力對聲屏障的作用效果十分明顯，在某些情況下甚至導致聲屏障組件破壞進而危及行車安全。故在聲屏障設計階段，應合理地評估列車通過時產生的脈動壓力以及其他多種載荷作用下的疲勞性能，避免按照低速列車設計經驗使聲屏障在使用中發生疲勞破壞，避免鐵路線路運營后期聲屏障全線加固造成的巨大的經濟浪費，從而實現高速鐵路節能環保、可持續發展的要求。

由于高鐵列車近些年才出現，現有技術中聲屏障設計未充分考慮列車脈動壓力對聲屏障的疲勞破壞作用，大多仍按照低速列車設計經驗設計聲屏障，也沒有考慮列車脈動壓力對聲屏障的疲勞破壞的相關試驗研究，因此開展這一研究以綜合評估鐵路聲屏障柱腳鋼結構長期處于高速列車通過時產生的脈動壓力作用下的疲勞性能顯得尤為必要。

發明內容

本發明目的在于補充現有疲勞試驗方法的不足，提出一種鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，旨在綜合評估鐵路聲屏障柱腳鋼結構長期處于高速列車通過時產生的脈動壓力作用下的疲勞性能，適用于不同類型鐵路聲屏障。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明首先提供一種鐵路聲屏障柱腳鋼結構疲勞性能試驗方法，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；

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。

在一個實施例中，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。

在一個實施例中，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；