[發明專利]列車致橋面瀝青鋪裝振動離析測試方法及裝置

在審

• 申請號: 202310231514.7
• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116067603A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 陳磊磊;潘庚紳;余汶潞;錢振東;張煜恒;陳小虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 孟麗娜

本發明提出了一種列車致橋面瀝青鋪裝振動離析測試方法及裝置，首先，獲取針對場景下鐵路列車致公路橋橋面瀝青鋪裝振動的歷史數據；接著，基于振動數據，確定測試目標的振動典型工況，其中，振動典型工況包括振動幅度、振動頻率和持續時間，完成振動模擬模型的建立；然后，依據該振動模擬模型和等效轉化公式，對振動測試裝置進行適應性設定，保證裝置的穩定驅動效能。最后，在測試場景下配合試驗選取不同目標試件模擬測試。本發明可有效模擬公鐵橋列車致橋面瀝青鋪裝振動離析工況，考慮了橋面瀝青鋪裝振動過程中的試驗溫度以及振動穩定性，克服了現有相關振動方法及裝置難以有效、穩定模擬列車致橋面瀝青鋪裝振動離析工況的問題。

技術領域

本發明屬于橋面鋪裝振動模擬領域，尤其涉及一種列車致橋面瀝青鋪裝振動離析測試方法及裝置。

背景技術

橋面鋪裝多采用瀝青混合料，該類材料在實際施工過程中，強度尚未形成，極易受到外界振動的的干擾影響，出現離析現象，降低施工質量，影響服役性能。這種現象在公鐵橋橋面鋪裝改造工程中更為顯著，該類橋相比于公路橋，它不僅受到上部公路車輛行駛的顛簸振動，同時還受下部鐵路列車行駛的振動影響。然而，這兩種振動影響并非一致，某公鐵橋分析數據中，鐵路列車行駛致橋面板的最大豎向撓度可達94.7mm，而公路車輛行駛造成的振動幅度范圍僅為0~15mm，鐵路列車不間斷運行造成對瀝青混合料橋面鋪裝更大振幅的振動影響。已有研究表明，振動幅度、頻率等振動參數影響瀝青黏度，與瀝青混合料振動離析息息相關，并且振動離析是造成瀝青混合料橋面鋪裝早期損害的重要原因之一，會降低橋面鋪裝使用壽命。因此，公鐵橋列車致瀝青混合料橋面鋪裝振動離析的特殊工況不可忽視。

然而，現有相關的振動模擬方法及小型設備并不適應列車致瀝青混合料橋面鋪裝振動離析的特殊工況，并且忽略了實際混合料橋面鋪裝振動過程中的測試要求，難以有效、穩定模擬試驗來測試瀝青混合料振動離析的影響。具體而言，其主要存在兩個方面的技術問題：

第一，振動激勵源需適應該列車振動工況。現有相關振動模擬設備，其振動激勵的產生可來源于液壓驅動、氣壓驅動和電機驅動三大類。液壓驅動能提供高驅動力，但是通常配有儲能裝置，造成設備龐大，難以用于小型裝置的振動激勵來源；氣壓驅動對工作環境適應性好，但是空氣壓縮性較大，其振動穩定性受負載變化影響大；電機驅動調節轉速時方便，精確度較高，但是存在驅動力較小的缺陷，若采用高驅動力電機，其成本高、體積大，難以用于小型振動設備。

第二，設備需符合瀝青混合料橋面鋪裝振動離析的測試要求。一方面，瀝青混合料現場施工溫度可達180℃，遠大于環境溫度。在振動測試過程中，產生的溫度離析會對瀝青混合料振動離析的測試結果造成干擾；另一方面，鐵路列車荷載大，不間斷行駛時間長，產生橋面鋪裝的特殊振動工況為更大振幅。在振動測試過程中，容易出現橫向振動的干擾波動，降低振動測試效果，難以重現真實的振動情況。

專利CN111207935公開了一種適應高速履帶車輛道路模擬的寬頻大位移振動模擬激振器，通過液壓驅動實現激振器的低摩擦寬頻大位移振動模擬，位移±150mm，激振力達到200kN，激振頻率0.1-50Hz可調。但是，該裝置進行大位移振動時，難以控制裝置的穩定振動，不適合測試瀝青混合料橋面鋪裝的振動離析。同時，該裝置帶有儲能裝置，體系大，用于小型振動模擬實驗效率低。

專利CN107014578公開了一種車輛對橋面現澆混凝土影響的模擬實驗裝置及其實驗方法，通過改變調速電機和調節螺桿來實現不同振動頻率0~5Hz和振幅0~10mm，模擬車輛通過橋面的交通狀態。然而，該專利中采用凸輪與頂板直接接觸，再通過臺面支架和支撐彈簧振動傳力，在較大振幅下振動會降低支撐彈簧傳力效果，形成不規律振動。同時，若采用瀝青混合料橋面鋪裝來測試振動離析，瀝青混合料向環境散射熱量，產生的溫度離析會干擾瀝青混合料振動離析的測試效果。

專利CN108225704公開了一種公鐵兩用橋橋梁振動模擬設備，通過改變調速電機轉速和調節偏心輪來實現不同振動頻率及振幅。該裝置雖然采用驅動穩定的電機激勵源，但是，瀝青混合料密度為2000~3000kg/m3，在大負載試件下如何同時保證更高振幅振動的驅動效能，仍需進一步考慮。