列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法及装置，首先，获取针对场景下铁路列车致公路桥桥面沥青铺装振动的历史数据；接着，基于振动数据，确定测试目标的振动典型工况，其中，振动典型工况包括振动幅度、振动频率和持续时间，完成振动模拟模型的建立；然后，依据该振动模拟模型和等效转化公式，对振动测试装置进行适应性设定，保证装置的稳定驱动效能。最后，在测试场景下配合试验选取不同目标试件模拟测试。本发明专利技术可有效模拟公铁桥列车致桥面沥青铺装振动离析工况，考虑了桥面沥青铺装振动过程中的试验温度以及振动稳定性，克服了现有相关振动方法及装置难以有效、稳定模拟列车致桥面沥青铺装振动离析工况的问题。模拟列车致桥面沥青铺装振动离析工况的问题。模拟列车致桥面沥青铺装振动离析工况的问题。

【技术实现步骤摘要】
列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法及装置


[0001]本专利技术属于桥面铺装振动模拟领域，尤其涉及一种列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法及装置。

技术介绍

[0002]桥面铺装多采用沥青混合料，该类材料在实际施工过程中，强度尚未形成，极易受到外界振动的的干扰影响，出现离析现象，降低施工质量，影响服役性能。这种现象在公铁桥桥面铺装改造工程中更为显著，该类桥相比于公路桥，它不仅受到上部公路车辆行驶的颠簸振动，同时还受下部铁路列车行驶的振动影响。然而，这两种振动影响并非一致，某公铁桥分析数据中，铁路列车行驶致桥面板的最大竖向挠度可达94.7mm，而公路车辆行驶造成的振动幅度范围仅为0~15mm，铁路列车不间断运行造成对沥青混合料桥面铺装更大振幅的振动影响。已有研究表明，振动幅度、频率等振动参数影响沥青黏度，与沥青混合料振动离析息息相关，并且振动离析是造成沥青混合料桥面铺装早期损害的重要原因之一，会降低桥面铺装使用寿命。因此，公铁桥列车致沥青混合料桥面铺装振动离析的特殊工况不可忽视。
[0003]然而，现有相关的振动模拟方法及小型设备并不适应列车致沥青混合料桥面铺装振动离析的特殊工况，并且忽略了实际混合料桥面铺装振动过程中的测试要求，难以有效、稳定模拟试验来测试沥青混合料振动离析的影响。具体而言，其主要存在两个方面的技术问题：第一，振动激励源需适应该列车振动工况。现有相关振动模拟设备，其振动激励的产生可来源于液压驱动、气压驱动和电机驱动三大类。液压驱动能提供高驱动力，但是通常配有储能装置，造成设备庞大，难以用于小型装置的振动激励来源；气压驱动对工作环境适应性好，但是空气压缩性较大，其振动稳定性受负载变化影响大；电机驱动调节转速时方便，精确度较高，但是存在驱动力较小的缺陷，若采用高驱动力电机，其成本高、体积大，难以用于小型振动设备。
[0004]第二，设备需符合沥青混合料桥面铺装振动离析的测试要求。一方面，沥青混合料现场施工温度可达180℃，远大于环境温度。在振动测试过程中，产生的温度离析会对沥青混合料振动离析的测试结果造成干扰；另一方面，铁路列车荷载大，不间断行驶时间长，产生桥面铺装的特殊振动工况为更大振幅。在振动测试过程中，容易出现横向振动的干扰波动，降低振动测试效果，难以重现真实的振动情况。
[0005]专利CN111207935公开了一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器，通过液压驱动实现激振器的低摩擦宽频大位移振动模拟，位移
±
150mm，激振力达到200kN，激振频率0.1
‑
50Hz可调。但是，该装置进行大位移振动时，难以控制装置的稳定振动，不适合测试沥青混合料桥面铺装的振动离析。同时，该装置带有储能装置，体系大，用于小型振动模拟实验效率低。
[0006]专利CN107014578公开了一种车辆对桥面现浇混凝土影响的模拟实验装置及其实
验方法，通过改变调速电机和调节螺杆来实现不同振动频率0~5Hz和振幅0~10mm，模拟车辆通过桥面的交通状态。然而，该专利中采用凸轮与顶板直接接触，再通过台面支架和支撑弹簧振动传力，在较大振幅下振动会降低支撑弹簧传力效果，形成不规律振动。同时，若采用沥青混合料桥面铺装来测试振动离析，沥青混合料向环境散射热量，产生的温度离析会干扰沥青混合料振动离析的测试效果。
[0007]专利CN108225704公开了一种公铁两用桥桥梁振动模拟设备，通过改变调速电机转速和调节偏心轮来实现不同振动频率及振幅。该装置虽然采用驱动稳定的电机激励源，但是，沥青混合料密度为2000~3000kg/m3，在大负载试件下如何同时保证更高振幅振动的驱动效能，仍需进一步考虑。
[0008]综上所述，需要一种列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法及装置，能提供适应公铁桥列车致沥青混合料桥面铺装振动离析的特殊工况 ，保证振动激励源在沥青混合料负载下更大振幅的驱动效能，并且考虑实际混合料桥面铺装振动过程中的试验温度以及振动稳定性的测试要求。可用于模拟试验来测试列车致沥青混合料桥面铺装的振动离析，有益于推动桥面铺装振动模拟的技术创新。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法及装置，考虑实际沥青混合料桥面铺装振动过程中的测试要求，克服了现有相关振动方法及设备难以有效、稳定模拟公铁桥列车致沥青混合料桥面铺装振动离析工况的问题，可用于测试列车致沥青混合料桥面铺装的振动离析。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法，包括如下步骤：步骤1、采集桥面沥青铺装振动数据，并获取多条列车致桥面铺装振动曲线时程图；所述列车致桥面铺装振动曲线时程图由一辆列车通行时的桥面铺装振动数据绘制成；所述振动数据为振动幅度；步骤2、获取适应性振动幅度V
s
和适应性振动频率f
s
，以对振动测试装置进行适应性设定，具体包括：步骤2A、基于步骤1中获得的多条列车致桥面铺装振动曲线时程图，剔除曲线外冗杂的振动数据后，确定振幅区域边界值V1、V2和V3；其中，V1≤V2＜V3；步骤2B、定义桥面铺装振幅低频段R1=[0，V1]、R3=[V3，V
m
]和振幅高频段R2=[V2，V3]，其中，V
m
为观测到的最大幅值；步骤2C、基于多条列车致桥面铺装振动曲线时程图，分析R1和R3各自的代表性差及稳定性，选取振幅高频段R2作为桥面沥青铺装振动典型工况；步骤2D、选取任一振动幅度作为适应性振动幅度V
s
，V
s
∈R2，将V
s
所属列车致桥面铺装振动曲线时程图的列车致桥面铺装振动时间作为适应性振动时间t
s
、V
s
所属列车致桥面铺装振动曲线时程图的列车致桥面铺装振动频率作为适应性振动频率f
s
；步骤3、基于等效转化公式、V
s
和f
s
，计算振动测试装置中适应性振动激励模块的可调频电机的转速n
s
和可调距偏心轮的偏心距R
s
；
其中，振动测试装置包括适应性振动激励模块和振动试验模块，振动试验模块用于提供稳定且符合沥青混合料测试要求的振动试验平台；适应性振动激励模块将NR
s
振幅传递至振动试验模块；其中，N≥2；其中，等效转化公式为：n
s
=60f
s
/p，R
s
=V
s
/N；p为磁极对数；步骤4、基于步骤3设定振动测试装置后，在测试场景下配合试验选取不同目标试件进行桥面沥青铺装振动测试模拟。
[0011]优选地，步骤2C中，针对振幅低频段R1和R2，列车致桥面铺装振动曲线时程图条数占比25%；针对振幅高频段R3，列车致桥面铺装振动曲线时程图条数占比50%。
[0012]优选地，步骤3中，偏心轮的最大半径R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、采集桥面沥青铺装振动数据，并获取多条列车致桥面铺装振动曲线时程图；所述列车致桥面铺装振动曲线时程图由一辆列车通行时的桥面铺装振动数据绘制成；所述振动数据为振动幅度；步骤2、获取适应性振动幅度V
s
和适应性振动频率f
s
，以对振动测试装置进行适应性设定，具体包括：步骤2A、基于步骤1中获得的多条列车致桥面铺装振动曲线时程图，剔除曲线外冗杂的振动数据后，确定振幅区域边界值V1、V2和V3；其中，V1≤V2＜V3；步骤2B、定义桥面铺装振幅低频段R1=[0，V1]、R3=[V3，V
m
]和振幅高频段R2=[V2，V3]，其中，V
m
为观测到的最大幅值；步骤2C、基于多条列车致桥面铺装振动曲线时程图，分析R1和R3各自的代表性及稳定性，选取振幅高频段R2作为桥面沥青铺装振动典型工况；步骤2D、选取任一振动幅度作为适应性振动幅度V
s
，V
s
∈R2，将V
s
所属列车致桥面铺装振动曲线时程图的列车致桥面铺装振动时间作为适应性振动时间t
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、V
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所属列车致桥面铺装振动曲线时程图的列车致桥面铺装振动频率作为适应性振动频率f
s
；步骤3、基于等效转化公式、V
s
和f
s
，计算振动测试装置中适应性振动激励模块的可调频电机的转速n
s
和可调距偏心轮的偏心距R
s
；其中，振动测试装置包括适应性振动激励模块和振动试验模块，振动试验模块用于提供稳定且符合沥青混合料测试要求的振动试验平台；适应性振动激励模块将NR
s
振幅传递至振动试验模块；其中，N≥2；其中，等效转化公式为：n
s
=60f
s
/p，R
s
=V
s
/N；p为磁极对数；步骤4、基于步骤3设定振动测试装置后，在测试场景下配合试验选取不同目标试件进行桥面沥青铺装振动测试模拟。2.根据权利要求1所述的列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法，其特征在于，步骤2C中，针对振幅低频段R1和R2，列车致桥面铺装振动曲线时程图条数占比25%；针对振幅高频段R3，列车致桥面铺装振动曲线时程图条数占比50%。3.根据权利要求1所述的列车致桥面沥青铺装振动离析测试方法，其特征在于，步骤3中，偏心轮的最大半径R
m
大于振动工况中的最大振幅V
m
，调整后R...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊磊，潘庚绅，余汶潞，钱振东，张煜恒，陈小虎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：