[发明专利]一种无砟轨道层间裂纹扩展试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种无砟轨道层间裂纹扩展试验装置，包括试验水箱、钢桌；水箱底板上设置有底板固定柱安装固定待测试工件；试验水箱外部通过螺栓和钢桌连接在一起。同时，本发明还提供一种无砟轨道层间裂纹扩展试验方法，包括以下步骤：使用混凝土浇筑试件；将待测试工件放入试验水箱，并和水箱底部底板固定柱相连；向试验水箱中加水，淹没接缝；把试验水箱和钢桌连接；进行至少一次加载试验；每次加载试验完成后，将测试工件取出染色；加载试验完毕后，取出测试工件，干燥，沿裂纹切开，观察裂纹扩展情况。试验过程中，基于三基色原理，通过裂纹界面颜色变化进行裂纹扩展研究，克服了列车荷载和水耦合作用难以模拟、层间裂纹扩展难以跟踪的缺陷。

技术领域

本发明属于土木工程结构领域，涉及一种试验装置和试验方法，特别是一种模拟列车荷载和水耦合作用下无砟轨道层间裂纹扩展试验装置及试验方法。

背景技术

现有技术情况，现有技术的缺陷或不足：

无砟轨道采用钢筋混凝土结构取代散粒体碎石道床结构，以其高平顺、高稳定和少维修的特点被广泛应用于国内高速铁路。在运营服役过程中，受列车荷载、服役环境、施工人因等综合因素的影响，无砟轨道混凝土层间裂纹现象较为普遍。这类裂纹在降雨量较少地区，扩展速率相对缓慢，但在雨水丰沛或排水不畅地段，裂纹扩展迅速。

由于列车荷载与水的耦合作用对无砟轨道裂纹扩展影响巨大，开展列车荷载与水耦合作用下的混凝土层间裂纹扩展试验是研究无砟轨道水致伤损机理的基础，而就无砟轨道水致伤损机理的研究在国内尚属起步。鉴于此，有必要设计一种观察无砟轨道结构层间裂纹在列车荷载和水耦合作用下扩展情况的试验方法和试验装置。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的多雨地区无砟轨道混凝土层间裂纹频发，严重危害高速铁路运营安全，而对于无砟轨道裂纹扩展研究缺少的问题，提供一种无砟轨道层间裂纹扩展试验装置及试验方法。

具体而言，本发明提出一种能够模拟列车荷载和水耦合作用下的无砟轨道层间裂纹扩展试验装置及试验方法，用于观察无砟轨道结构层间裂纹扩展情况，重点研究水对层间裂纹扩展的影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无砟轨道层间裂纹扩展试验装置，包括试验水箱、钢桌。

所述试验水箱是用于盛装测试工件并提供水环境的水箱；

所述水箱底板上设置有底板固定柱；

所述底板固定柱用于安装固定待测试工件；试验水箱外壁上设置有带孔的安装脚。

所述钢桌上设置有安装孔，所述安装孔与安装脚的位置相匹配，通过螺栓将试验水箱和钢桌连接在一起。

本发明无砟轨道层间裂纹扩展试验装置包括试验水箱，水箱通过其外壁上的安装脚和钢桌上的安装孔相互匹配，并通过螺栓加以安装固定。水箱底板上设置底板固定柱用于和待测试工件安放固定，然后工件和水箱底板一起放置在试验水箱当中。在测试的过程中，向试验水箱中加入足够的水，将工件浸没，然后进行裂纹扩展试验。

通过加入足够的水，实现对于无砟轨道层间在雨水浸润/浸泡情况下的裂纹扩展变化模拟，一方面层间由于列车荷载激励诱发裂纹产生，另一方面由于雨水渗透进入裂纹之间，促进裂纹连续发生。

提供水环境是指测试工件被浸泡在水溶液中，达到模拟雨水浸润裂纹的状态模拟。本发明主要是应用水溶液浸没无砟轨道板和底座板层间裂纹，以模拟雨水浸泡无砟轨道层间裂纹的状态，然后利用加载试验模拟列车荷载激励作用（采用万能伺服液压疲劳试验机进行加载试验），实现室内试验模拟无砟轨道板和底座板层间裂纹在列车荷载与水耦合作用下的扩展变化研究，能够快速完成自然环境中数月乃至数年时间的无砟轨道层间裂纹扩展研究分析。