CN101846608A - 一种高速铁路沥青砂浆施工质量的定量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高速铁路沥青砂浆施工及运行质量的定量检测方法，通过检测试验可定量计算出轨道板沿列车行驶方向上沥青砂浆粘结强度及联结刚度，轨道板平面侧向上沥青砂浆粘结力及联结刚度及偏心荷载作用下轨道板的平整度指数。通过本发明不仅可以有效控制沥青砂浆的灌注质量，而且在高速铁路运行过程中可以通过定量检测轨道板侧向上沥青砂浆粘结力和粘结刚度对轨道系统定期进行健康监测。

Description

一种高速铁路沥青砂浆施工质量的定量检测方法

技术领域：

本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种高速铁路轨道板与基座间的沥青砂浆层的施工质量的检测方法。

背景技术：

沥青砂浆主要是由水泥，沥青乳液以及细骨料构成。在高速铁路建造过程中，将沥青砂浆灌注于轨道板与混凝土底座之间，起到传递荷载和填充轨道板与混凝土底座间空隙的作用，具体可以归纳为：①传递荷载，通过轨道板与基座之间的沥青砂浆粘结作用将列车对轨道板的荷载传递于基础上。②提高轨道的平整度，在轨道板和基座间注入沥青砂浆，可以填充轨道板与基座间的空隙，起到弹性垫层的作用。沥青砂浆层质量的好坏直接影响到整个轨道系统的稳定性和耐久性，是现在高速铁路轨道系统的关键部分之一。目前，对于沥青砂浆灌注质量主要依靠揭板实验的方法，通过观测揭板后沥青砂浆垫层表面状况的多少来确定其质量的好坏，受主观影响较大，存在较大的随意性。不仅如此，揭板试验还会由于起吊条件而使结果产生波动。揭板试验也不能对运行后的健康进行监测。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有高速铁路中沥青砂浆灌注质量检测技术的不足而提供的一种较为全面的定量检测方法。

本发明的方法由下述步骤所构成：

一、定量检测轨道板沿列车行驶方向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度：

沿列车行驶方向对轨道板进行加载试验，测量不同荷载作用下轨道板沿加载方向的位移，进而计算行驶方向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度。

二、定量检测轨道板平面侧向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度：

沿轨道板平面侧向(垂直列车行驶方向)对轨道板进行加载试验，测量不同荷载作用下轨道板沿加载方向的位移，进而计算轨道板平面侧向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度。

三、定量检测荷载作用下轨道板的平整度指数：

沿垂直轨道板方向(竖向)对其进行偏心加载试验，测量不同荷载作用下轨道板不同检测点沿加载方向的位移，进而确定轨道板偏心荷载下的平整度指数。

进行上述的轨道板沿列车行驶方向和轨道板平面侧向(垂直列车行驶方向)加载试验时，荷载方向与轨道板加载面垂直且加载点位于轨道板加载面的中点位置。

进行上述的沿轨道板垂直方向(竖向)偏心加载试验时，其加载点为距板边1/3板长位置，且荷载方向与轨道板垂直。进行上述加载试验时，为使轨道板不被破坏，可在轨道板加载位置设置一保护轨道板的硬质簿板。

通过本发明可以定量检测轨道板上沿列车行驶方向和轨道板侧向的沥青砂浆粘结强度和粘结刚度以及轨道板平整度系数。当粘结强度和粘结刚度较大时，说明沥青砂浆的荷载传递效果较好。当行驶方向和侧向沥青砂浆粘结强度差异较小时，说明沥青砂浆灌注的均匀性较好。当平整度系数较小时，说明荷载作用下，轨道板平整度较好，沥青砂浆填充均匀。

通过本发明，不仅可以在施工阶段有效控制沥青砂浆的灌注质量，而且在高速铁路运行过程中可以通过定量检测轨道板侧向上沥青砂浆粘结力和粘结刚度对轨道系统定期进行健康监测。

附图说明：

附图1为轨道板上沿列车行驶方向沥青砂浆粘结强度及粘结刚度定量检测原理示意图，附图2为其检测试验得出的荷载与位移对应关系曲线示意图。

附图3为轨道板上沿其平面侧向沥青砂浆粘结强度及粘结刚度定量检测原理示意图，附图4为其检测试验得出的荷载与位移对应关系曲线示意图。

附图5为轨道板偏心荷载下平整度指数检测原理示意图，附图6为其检测试验得出的荷载与不同测点位移对应关系曲线示意图。

上述附图中：①-反力架，②-油压千斤顶，③-轨道板，④-测点，F-加载力，d-位移，k-沿列车行驶方向沥青砂浆粘结刚度，k_l-沿侧向沥青砂浆粘结刚度，p_n-偏心荷载。

具体实施方式

下面结合附图所示实施详例对本发明作进一步的介绍。

一、沿行使方向粘接强度及粘结刚度的检测

1、预先设置

(1)在板端设置一混凝土承台(1m×1m×1.5m)，并预留4-6个铆孔。

(2)通过预留孔将反力架安装于混凝土承台上，并通过螺栓把油压千斤顶安装在反力架上，此安装过程需保证油压千斤顶与轨道板加载面垂直且加载点处于轨道板(加载侧)中点位置，并粘贴一厚为1-2cm钢板防止在加载过程中由于局部应力集中导致轨道板的损坏，钢板的表面积以略大于油压千斤顶压头为宜。

(3)在板边缘安装2个LVDT以测量在加载过程中轨道板沿加载方向位移。

2、检测试验

(1)计算轨道板在列车行驶过程中所受最大荷载，记为p。

(2)以0.1p为间隔进行逐步加载直至达到沥青砂浆沿行驶方向最大承载力F_s。

(3)将试验采集到的数据进行处理并绘制出荷载位移曲线。

3、沿行使方向粘接强度及粘结刚度计算

(1)沿行驶方向粘结强度可由下式计算

$f_s=\frac{F_s}{A}---\left(1\right)$

式中：

f_s为沥青砂浆沿行驶方向粘结强度；

F_s为沥青砂浆沿行驶方向最大承载力；

A为轨道板表面积。

(2)沿行驶方向粘结刚度可由下式计算

$k_s=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{0.1p}{d_1}+\frac{0.2p}{d_2}+...+\frac{\mathrm{np}/10}{d_n})---\left(2\right)$

式中：

k_s为沥青砂浆沿行驶方向粘结刚度；

d_n为各级荷载所对应位移；

p为轨道板在列车行驶过程中所受最大荷载。

二、沿侧向粘结强度及粘结刚度的检测

1、预先设置

(1)在板端设置一混凝土承台(1m×1m×1.5m)，并预留4-6个铆孔。

(2)通过预留孔，将反力架安装于混凝土承台上，并通过螺栓把油压千斤顶安装在反力架上，此安装过程需保证油压千斤顶与轨道板加载面垂直且加载点处于轨道板(加载侧)中点处，并粘贴一厚为1-2cm钢板防止在加载过程中由于局部应力集中导致轨道板的损坏，钢板的表面积以略大于油压千斤顶压头为宜。

(3)在板边缘安装4个LVDT以便测量在加载过程中轨道板沿加载方向位移。

2、检测试验

(1)计算确定轨道板在列车行驶过程中所受最大荷载，记为p。

(2)以0.1p为间隔进行逐步加载直至达到沥青砂浆沿行驶方向最大承载力F_l。

(3)将试验采集到的数据进行处理并绘制出荷载位移曲线。

3、沿侧向粘结强度及粘结刚度计算

(1)沥青砂浆沿侧向粘结强度可由下式计算

$f_{\mathrm{ls}}=\frac{F_{\mathrm{ls}}}{A}---\left(3\right)$

式中：

f_ls为沥青砂浆侧向粘结强度；

F_ls为沥青砂浆侧向最大承载力；

A为轨道板表面积。

(2)沥青砂浆侧向粘结刚度可由下式计算：

$k_l=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{0.1p}{d_1}+\frac{0.2p}{d_2}+...+\frac{\mathrm{np}/10}{d_n})---\left(4\right)$

式中：

k_l为沥青砂浆侧向粘结刚度；

d_n为各级荷载所对应位移；

p为轨道板在列车行驶过程中所受最大荷载。

三、偏心荷载下轨道板平整度检测

1、预先设置

(1)加载部分可采用重物或搭制门形钢架安装油压千斤顶的方式。

(2)在板下沿四边设置4个LVDT用来测量偏心荷载下不同位置的竖向位移；

2、检测试验

(1)计算轨道板在列车行驶过程中所受最大竖向荷载，记为p_v。

(2)以0.1p_v为间隔进行逐步加载至p_v，并记录荷载作用下轨道板不同位置的位移。

(3)将试验采集到的数据进行处理并绘制出荷载及不同测点的位移曲线。

3、偏心荷载下轨道板平整度指数计算：

轨道板偏心荷载下平整度指数可由下式计算：

$\tan \mathrm{\α}=\frac{\left|d_l\right|+\left|d\right|}{L}---\left(5\right)$

式中，

d_l为加载端LVDT所处位置竖向位移；

d为远端LVDT所处位置竖向位移；

L为加载端LVDT与同侧远端LVDT间距离；

tanα为轨道板偏心荷载下平整度指数。

四、沥青砂浆灌注质量评价

(1)行驶方向及侧向沥青砂浆粘结强度(f_s和f_ls)和粘结刚度(k_s和k_l)较大，说明沥青砂浆的荷载传递效果较好。

(2)行驶方向和侧向沥青砂浆粘结强度差异较小说明沥青砂浆灌注的均匀性较好。

(3)平整度系数(tanα)较小说明荷载作用下，轨道板平整度较好，沥青砂浆填充均匀。

Claims (3)

1.一种高速铁路沥青砂浆施工及质量的定量检测方法，其特征在于由下述步骤所构成：

(1)定量检测轨道板沿列车行驶方向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度：

沿列车行驶方向对轨道板进行加载试验，测量不同荷载作用下轨道板沿加载方向的位移，进而计算行驶方向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度；

(2)定量检测轨道板平面侧向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度：

沿轨道板平面侧向(垂直列车行驶方向)对轨道板进行加载试验，测量不同荷载作用下轨道板沿加载方向的位移，进而计算轨道板平面侧向上沥青砂浆粘结强度及粘结刚度；

(3)定量检测荷载作用下轨道板的平整度指数：

沿垂直轨道板方向(竖向)对其进行偏心加载试验，测量不同荷载作用下轨道板不同检测点沿加载方向的位移，进而确定轨道板偏心荷载下的平整度指数。

2.根据权利要求1所述的一种高速铁路沥青砂浆施工质量的定量检测方法，其特征在于：

(1)进行所述的轨道板沿列车行驶方向和轨道板平面侧向(垂直列车行驶方向)加载试验时，荷载方向与轨道板加载面垂直且加载点位于轨道板加载面的中点位置；

(2)进行所述的沿轨道板垂直方向(竖向)偏心加载试验时，其加载点为距板边1/3板长位置，且荷载方向与轨道板垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种高速铁路沥青砂浆施工质量的定量检测方法，其特征在于：在所述的轨道板加载面上设置有一保护轨道板的硬质簿板。

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