一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置与试验方法，以通过对长期列车荷载作用下大坡道有砟道床系统稳定性进行原比例疲劳试验，使试验结果更加符合工程实际，有效验证理论设计方法的正确性，继而实现初步参数的优化设计。试验装置包括：混凝土基座，安装于疲劳试验加载池内，疲劳试验加载池的后侧设置将混凝土基座顶面调节至试验坡度的升降装置；原比例有砟道床系统，构建于混凝土基座顶面上，由有砟道床、轨枕、钢轨和扣件系统；加载横梁，固定安装在钢轨上，与轨枕相平行且其顶面为水平面；加载系统，作用于加载横梁顶面上，对原比例有砟道床系统施加循环荷载；轨枕位移测量装置，包括测量支架、位移传感器，测量支架固定安装在疲劳试验加载池的前端，其上等距间隔设置用于测量最下侧轨枕位移量的位移传感器；道床阻力测试组件，用于测试道床纵向阻力或道床横向阻力。
【技术实现步骤摘要】
一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置与试验方法
本专利技术涉及轨道交通，特别涉及一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置与试验方法。
技术介绍
我国修建的铁路大都沿线地形平坦，无突出的搞成控制问题，因此，目前中国既有的铁路基本没有采用大坡度。除了博林铁路(最大坡度42.5‰)，其余铁路最大坡度均小于40‰。因此，目前暂无对大坡道有砟道床结构长期稳定性的研究的先例，也尚未进行相应的试验研究。但随着一些山区旅游铁路的筹建(如都江堰至四姑娘山、川主寺至九寨沟旅游观光等重点项目)，铁路线路不可避免地会经过许多坡度超过40‰的大坡道地段，在国外已有过坡度250‰甚至480‰的有砟轨道铺设案例，所以有必要分析大坡道有砟道床结构在复杂艰险山区条件下的长期稳定性。在公告号CN106874649A的专利技术专利说明书中公开了一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法，通过有限差分数值分析方法判别边坡临界滑动面。而在公告号CN108595878A的专利技术专利说明书训公开了一种边坡失稳机制判定方法，即基于强度折减法与边坡渐进破坏理论分析得到边坡的失稳机制。上述两种方法均属理论设计方法，而且均属于连续介质力学理论，并不符合真实道床的散粒体特征，也非试验方法，它们是否适用于大坡道有砟道床稳定性设计，尚需试验或实践验证，只能分析瞬时荷载作用下有砟道床稳定性问题。而实际情况中有砟道床具有散粒体特征，理论结果难以模拟真实大坡道有砟道床的长期稳定性，且目前暂无相关规范去验证大坡道铁路有砟道床理论设计方法的可靠性。因此，亟需一种大坡道铁路有砟道床长期稳定性的现场试验装置与方法，继而优化设计其稳定性参数。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，以通过对长期列车荷载作用下大坡道有砟道床系统稳定性进行原比例疲劳试验，使试验结果更加符合工程实际，有效验证理论设计方法的正确性，继而实现初步参数的优化设计。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是包括：混凝土基座，安装于疲劳试验加载池内，疲劳试验加载池的后侧设置将混凝土基座顶面调节至试验坡度的升降装置；原比例有砟道床系统，构建于混凝土基座顶面上，由有砟道床、轨枕、钢轨和扣件系统；加载横梁，固定安装在钢轨上，与轨枕相平行且其顶面为水平面；加载系统，作用于加载横梁顶面上，对原比例有砟道床系统施加循环荷载；轨枕位移测量装置，包括测量支架、位移传感器，测量支架固定安装在疲劳试验加载池的前端，其上等距间隔设置用于测量最下侧轨枕位移量的位移传感器；道床阻力测试组件，用于测试道床纵向阻力或道床横向阻力。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供采用上述一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置的试验方法，该方法包括如下步骤：①通过升降装置将混凝土基座顶面调节至试验坡度，在混凝土基座顶面上构建原比例有砟道床系统；②单根轨枕道床纵、横向阻力测试，其以一末安装扣件系统的轨枕为测试轨枕，通过道床纵向阻力测试组件和分级加载获得道床纵向阻力值，通过道床横向阻力测试组件和分级加载获得道床横向阻力值；③安装测试轨枕的扣件系统，在钢轨上安装固定加载横梁；④疲劳加载，由加载系统通过加载横梁对原比例有砟道床系统施加循环荷载，加载值为实际荷载，每加载一定次数，记录位移传感器测量值，若轨排结构保持稳定，则进行下一组疲劳加载，测得各组疲劳加载情况下最下侧轨枕的位移量；⑤疲劳试验后单根轨枕道床纵、横向阻力测试，拆除测试轨枕扣件系统，通过道床纵向阻力测试组件和分级加载获得道床纵向阻力值，通过道床横向阻力测试组件和分级加载获得道床横向阻力值；⑥分析大坡道铁路有砟道床的长期稳定性。本专利技术的有益效果是，通过对长期列车荷载作用下大坡道有砟道床系统稳定性进行原比例疲劳试验，使试验结果更加符合工程实际，可有效验证理论设计方法的正确性，继而实现初步参数的优化设计。附图说明本说明书包括如下五幅附图：图1是本专利技术一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置的结构示意图；图2是本专利技术一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置的立体图；图3是本专利技术一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置的俯视图；图4是本专利技术一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置中道床纵向阻力测试组件的设置方式示意图；图5是本专利技术一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置中道床横向阻力测试组件的设置方式示意图。图中示出构件和对应的标记：疲劳试验加载池10、混凝土基座11、升降装置12、有砟道床21、轨枕22、钢轨23、扣件系统24、加载横梁30、测量支架31、位移传感器32、千斤顶33、第二位移传感器33、反力架34。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参照图1、图2和图3，本专利技术的一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置包括：混凝土基座11，安装于疲劳试验加载池10内，疲劳试验加载池10的后侧设置将混凝土基座11顶面调节至试验坡度的升降装置12；原比例有砟道床系统，构建于混凝土基座11顶面上，由有砟道床21、轨枕22、钢轨23和扣件系统24；加载横梁30，固定安装在钢轨23上，与轨枕22相平行且其顶面为水平面；加载系统，作用于加载横梁30顶面上，对原比例有砟道床系统施加循环荷载；轨枕位移测量装置，包括测量支架31、位移传感器32，测量支架31固定安装在疲劳试验加载池10的前端，其上等距间隔设置用于测量最下侧轨枕22位移量的位移传感器32；道床阻力测试组件，用于测试道床纵向阻力或道床横向阻力。参照图4，所述阻力测试组件包括由千斤顶33和两个第二位移传感器33组成的道床纵向阻力测试组件，以一末安装扣件系统24的轨枕22为测试轨枕，以相邻轨枕22为千斤顶33的反力座，千斤顶33前端分级加载于测试轨枕的纵向中点上。两个第二位移传感器33对称安装于测试轨枕的纵向两侧。参照图5，所述阻力测试组件包括由千斤顶33、第二位移传感器33和反力架34组成的道床横向阻力测试组件，以一末安装扣件系统24的轨枕22为测试轨枕，测试轨枕上固定安装可拆除反力架34，千斤顶33设置于反力架34与同侧钢轨23之间，千斤顶33前端分级加载于钢轨23上；第二位移传感器33安装于测试轨枕的另一侧纵向端面上。测试轨枕一般选择位于轨排中间轨枕。参照图2，为避免加载横梁30发生位移，所述加载横梁30宜与两侧钢轨23焊接，加载系统作用于加载横梁30纵向中点的顶面上。所述加载系统为最大激振力为500kN、分辨率为500N的疲劳加载试验机。参照图2至图4，本专利技术一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置的试验方法，包括如下步骤：①通过升降装置12将混凝土基座11顶面调节至试验坡度，在混凝土基座11顶面上构建原比例有砟道床系统；②单根轨枕道床纵、横向阻力测试，其以一末安装扣件系统24的轨枕22为测试轨枕，通过道床纵向阻力测试组件和分级加载获得道床纵向阻力值，通过道床横向阻力测试组件和分级加载获得道床横向阻力值；③安装测试轨枕的扣件系统24，在钢轨23上安装固定加载横梁30；④疲劳加载，由加载系统通过加载横梁30对原比例有砟道床系统施加循环荷载，加载值为实际荷载，每加载一定次数，记录位移传感器32测量值，若轨排结构保持稳定，则进行下一组疲劳加载，测得各组疲劳加载情况下最下侧轨枕22的位移量；⑤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是包括：混凝土基座(11)，安装于疲劳试验加载池(10)内，疲劳试验加载池(10)的后侧设置将混凝土基座(11)顶面调节至试验坡度的升降装置(12)；原比例有砟道床系统，构建于混凝土基座(11)顶面上，由有砟道床(21)、轨枕(22)、钢轨(23)和扣件系统(24)；加载横梁(30)，固定安装在钢轨(23)上，与轨枕(22)相平行且其顶面为水平面；加载系统，作用于加载横梁(30)顶面上，对原比例有砟道床系统施加循环荷载；轨枕位移测量装置，包括测量支架(31)、位移传感器(32)，测量支架(31)固定安装在疲劳试验加载池(10)的前端，其上等距间隔设置用于测量最下侧轨枕(22)位移量的位移传感器(32)；道床阻力测试组件，用于测试道床纵向阻力或道床横向阻力。
【技术特征摘要】
1.一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是包括：混凝土基座(11)，安装于疲劳试验加载池(10)内，疲劳试验加载池(10)的后侧设置将混凝土基座(11)顶面调节至试验坡度的升降装置(12)；原比例有砟道床系统，构建于混凝土基座(11)顶面上，由有砟道床(21)、轨枕(22)、钢轨(23)和扣件系统(24)；加载横梁(30)，固定安装在钢轨(23)上，与轨枕(22)相平行且其顶面为水平面；加载系统，作用于加载横梁(30)顶面上，对原比例有砟道床系统施加循环荷载；轨枕位移测量装置，包括测量支架(31)、位移传感器(32)，测量支架(31)固定安装在疲劳试验加载池(10)的前端，其上等距间隔设置用于测量最下侧轨枕(22)位移量的位移传感器(32)；道床阻力测试组件，用于测试道床纵向阻力或道床横向阻力。2.如权利要求1所述的一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是：所述阻力测试组件包括由千斤顶(33)和两个第二位移传感器(33)组成的道床纵向阻力测试组件，以一末安装扣件系统(24)的轨枕(22)为测试轨枕，以相邻轨枕(22)为千斤顶(33)的反力座，千斤顶(33)前端分级加载于测试轨枕的纵向中点上；两个第二位移传感器(33)对称安装于测试轨枕的纵向两侧。3.如权利要求1所述的一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是：所述阻力测试组件包括由千斤顶(33)、第二位移传感器(33)和反力架(34)组成的道床横向阻力测试组件，以一末安装扣件系统(24)的轨枕(22)为测试轨枕，测试轨枕上固定安装可拆除反力架(34)，千斤顶(33)设置于反力架(34)与同侧钢轨(23)之间，千斤顶(33)前端分级加载于钢轨(23)上；第二位移传感器(33)安装于测试轨枕的另一侧纵向端面上。4.如权利要求1所述的一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是：所述加载横梁(30)与两侧钢轨(23)焊接，加载系统作用于加载横梁(30)纵向中点的顶面上。5.如权利要求1所述的一种大坡道有砟道床长期稳定性试验装置，其特征是：所述加载系统为最大激振力为500kN、分辨率为500N的疲劳加载试验机。6.采用如权利要求1至5任意一项所述一种大坡道有砟道床...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩义涛，田春香，李粮余，韦凯，王平，刘在庆，张凯，潘自立，熊维，莫宏愿，汪盈盈，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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