CRTSII型无砟轨道接缝伤损检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种CRTSII型无砟轨道接缝伤损检测方法及系统，涉及轨道伤损检测技术领域，所述方法包括根据待测CRTSII型无砟轨道的结构制作宽窄接缝模型；对所述宽窄接缝模型进行三点弯曲试验得到三点弯曲试验参数；根据所述三点弯曲试验参数确定混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型；根据所述待测CRTSII型无砟轨道构建空间精细化仿真模型；根据所述空间精细化仿真模型、所述混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型进行模拟仿真得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数；根据所述宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数确定所述待测CRTSII型无砟轨道的宽窄接缝与轨道板的损伤状态。本发明专利技术可提高伤损检测的准确性。高伤损检测的准确性。高伤损检测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及轨道伤损检测
，特别是涉及一种CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，高速铁路快速发展，在中国建成的约4.2万千米的高速铁路中无砟轨道占三分之二以上，其具备高平顺性、高稳定性、高可靠性和少维修等优点。CRTS II型无砟轨道是其中应用较广的一种结构。作为一种典型的具有界面属性的层状结构物，CRTS II型板式无砟轨道为多层材料复合结构，其结构从上到下分别为钢轨、扣件系统、轨道板、砂浆层和混凝土支承层，相邻的预制轨道板之间设置宽窄接缝实现轨道结构纵向连续。宽窄接缝是连接两轨道板的后浇地带，这与轨道板之间形成的界面属于新旧混凝土界面性能的范畴。运营实践中，宽窄接缝是CRTS II型无砟轨道结构的薄弱位置，窄接缝损坏会严重威胁轨道结构的稳定性和行车的安全性，宽窄接缝伤损主要表现为窄接缝部位挤碎和宽、窄接缝交界处断裂。
[0003]运营期间，II型板在列车荷载和温度荷载的作用下会产生结构裂缝和层间裂缝，结构裂缝会导致无砟轨道刚度退化、强度下降以及影响结构耐久性；层间裂缝的产生会导致传力机制的改变、界面脱黏破坏以及影响轨道结构平顺性。目前关于无砟轨道的研究通常将轨道结构考虑成完好的整体，并没有考虑宽窄接缝以及混凝土界面等薄弱位置，对宽窄接缝的理论研究等尚有不足，使得伤损检测结果的准确性不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法及系统，可提高伤损检测的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法，包括：
[0007]根据待测CRTS II型无砟轨道的结构制作宽窄接缝模型；所述宽窄接缝模型由下向上依次包括支撑层、砂浆层和轨道板；
[0008]对所述宽窄接缝模型进行三点弯曲试验得到三点弯曲试验参数；所述三点弯曲试验参数包括：所述宽窄接缝模型开裂前的力学性能参数和开裂后的力学性能参数；
[0009]根据所述三点弯曲试验参数确定混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型；
[0010]根据所述待测CRTS II型无砟轨道构建空间精细化仿真模型；
[0011]根据所述空间精细化仿真模型、所述混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型进行模拟仿真得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数；
[0012]根据所述宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数确定所述待测CRTS II型无砟轨道的宽窄接缝与轨道板的损伤状态。
[0013]可选的，所述根据所述空间精细化仿真模型、所述混凝土塑性伤损模型以及界面
内聚力模型进行模拟仿真得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数，具体包括：
[0014]采用DPC指令将所述混凝土塑性伤损模型引入所述空间精细化仿真模型，采用CBDE指令将所述界面内聚力模型引入所述空间精细化仿真模型，得到引入模型；
[0015]对所述引入模型施加预设温度载荷进行仿真模拟得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数。
[0016]可选的，所述混凝土塑性伤损模型，具体为：
[0017]σ
su
＝(1
‑
d
c
)E
c
ε其中，σ
su
为受压混凝土的压应力，d
c
为单轴受压损伤演化参数，E
c
为材料的弹性模量，ρ
c
为单轴抗压强度代表值与抗压峰值应变的比值，x为应变与抗压峰值应变之间的比值，α
c
为受压应力
‑
应变曲线下降段参数值，ε
c
为抗压峰值应变，f
c
为单轴抗压强度代表值，ε为混凝土单轴受压应变，n为中间变量。
[0018]可选的，所述界面内聚力模型，具体为：
[0019]其中，σ为法向应力，σ
max
为材料的临界应力强度，δ0为σ
max
的对应位移，δ
f
为开裂宽度，σ
t1
为内聚力单元的第一切向应力，σ
t2
为内聚力单元的第二切向应力，第一切向最大临界应力强度，为第二切向最大临界应力强度，G为断裂能，δ为实际位移，为内聚力单元法向所能承受的最大临界应力，σ
n
为内聚力单元法向应力。
[0020]一种CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测系统，包括：
[0021]宽窄接缝模型制作模块，用于根据待测CRTS II型无砟轨道的结构制作宽窄接缝模型；所述宽窄接缝模型由下向上依次包括支撑层、砂浆层和轨道板；
[0022]三点弯曲试验模块，用于对所述宽窄接缝模型进行三点弯曲试验得到三点弯曲试验参数；所述三点弯曲试验参数包括：所述宽窄接缝模型开裂前的力学性能参数和开裂后的力学性能参数；
[0023]模型构建模块，用于根据所述三点弯曲试验参数确定混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型；
[0024]仿真模型构建模块，用于根据所述待测CRTS II型无砟轨道构建空间精细化仿真模型；
[0025]模拟仿真模块，用于根据所述空间精细化仿真模型、所述混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型进行模拟仿真得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数；
[0026]损伤状态确定模块，用于根据所述宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数确定所述待测CRTS II型无砟轨道的宽窄接缝与轨道板的损伤状态。
[0027]可选的，所述模拟仿真模块，具体包括：
[0028]引入单元，用于采用DPC指令将所述混凝土塑性伤损模型引入所述空间精细化仿真模型，采用CBDE指令将所述界面内聚力模型引入所述空间精细化仿真模型，得到引入模型；
[0029]仿真模拟单元，用于对所述引入模型施加预设温度载荷进行仿真模拟得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数。
[0030]可选的，所述混凝土塑性伤损模型，具体为：
[0031]σ
su
＝(1
‑
d
c
)E
c
ε，其中，σ
su
为受压混凝土的压应力，d
c
为单轴受压损伤演化参数，E
c
为材料的弹性模量，ρ
c
为单轴抗压强度代表值与抗压峰值应变的比值，x为应变与抗压峰值应变之间的比值，α
c
为受压应力
‑
应变曲线下降段参数值，ε
c
为抗压峰值应变，f
c
为单轴抗压强度代表值，ε为混凝土单轴受压应变，n为中间变量。
[0032]可选的，所述界面内聚力模型，具体为：
[0033]其中，σ为法向应力，σ
max
为材料的临界应力强度，δ0为σ
max
的对应位移，δ
f
为开裂宽度，σ
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法，其特征在于，包括：根据待测CRTS II型无砟轨道的结构制作宽窄接缝模型；所述宽窄接缝模型由下向上依次包括支撑层、砂浆层和轨道板；对所述宽窄接缝模型进行三点弯曲试验得到三点弯曲试验参数；所述三点弯曲试验参数包括：所述宽窄接缝模型开裂前的力学性能参数和开裂后的力学性能参数；根据所述三点弯曲试验参数确定混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型；根据所述待测CRTS II型无砟轨道构建空间精细化仿真模型；根据所述空间精细化仿真模型、所述混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型进行模拟仿真得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数；根据所述宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数确定所述待测CRTS II型无砟轨道的宽窄接缝与轨道板的损伤状态。2.根据权利要求1所述的CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法，其特征在于，所述根据所述空间精细化仿真模型、所述混凝土塑性伤损模型以及界面内聚力模型进行模拟仿真得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数，具体包括：采用DPC指令将所述混凝土塑性伤损模型引入所述空间精细化仿真模型，采用CBDE指令将所述界面内聚力模型引入所述空间精细化仿真模型，得到引入模型；对所述引入模型施加预设温度载荷进行仿真模拟得到宽窄裂缝开裂过程中的损伤参数。3.根据权利要求1所述的CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法，其特征在于，所述混凝土塑性伤损模型，具体为：σ
su
＝(1
‑
d
c
)E
c
ε其中，σ
su
为受压混凝土的压应力，d
c
为单轴受压损伤演化参数，E
c
为材料的弹性模量，ρ
c
为单轴抗压强度代表值与抗压峰值应变的比值，x为应变与抗压峰值应变之间的比值，α
c
为受压应力
‑
应变曲线下降段参数值，ε
c
为抗压峰值应变，f
c
为单轴抗压强度代表值，ε为混凝土单轴受压应变，n为中间变量。4.根据权利要求1所述的CRTS II型无砟轨道接缝伤损检测方法，其特征在于，所述界面内聚力模型，具体为：其中，σ为法向应力，σ
max
为材料的临界应力强度，δ0为σ
max
的对应位移，δ
f
为开裂宽度，σ
t1
为内聚力单元的第一切向应力，σ
t2
为内
聚力单元的第二切向应力，第一切向最大临界应力强度，为第二切向最大临界应力强度，G为断裂能，δ为实际位移，为内聚力单元法向所能承受的最大临界应力，σ
n
为内聚力单元法向应力。5.一种CRTS II型...

【专利技术属性】
技术研发人员：李再帏，高存平，路宏遥，何越磊，孟晓亮，张泽群，陈家璐，郑淦亢，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：