CN103792141B - 有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置，在钢制道砟模型的上方，垂向作动器通过垂向定位装置安装在四个反力立柱上并有一端与工字型梁连接，水平向作动器的一端通过水平向加载作动器固定板固定在反力墙上，另一端与采用滑动导轨的水平向定位装置连接，水平向定位装置通过水平向连接杆与工字型梁相连接，两个作动器分别通过管道与动力系统液压油源相连接，两个作动器分别通过线路与多通道控制系统相连接，从而完成两个作动器同步或异步协调动态加载。本发明可以在室内试验中模拟列车行驶中水平向荷载和垂直荷载的耦合作用，用于研究大周次荷载作用下轨枕的沉陷问题和轮轨竖向力与水平向力耦合作用下轨枕的运动失效问题。

Description

有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置

技术领域

本发明涉及铁路变形实验装置，尤其涉及一种有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置。

背景技术

随着我国铁路建设事业的快速发展，提高路基施工质量以适应铁路跨越式发展已显得十分重要。而客运专线的出现，更加对传统铁路的设计、施工和养护维修提出了全新的挑战。铁路路基是铁路工程的重要组成部分。作为土工构筑物，铁路路基主要由基床表层、基床底层和基床以下路堤组成，路基的沉降变形主要是这几部分沉降变形的叠加产生。我国已建成铁路绝大部分以有砟铁路为主，在长期的服役过程中有砟铁路路基受到循环累积荷载的作用从而产生累积变形。服役过程中轨枕受到列车行驶带来的垂向荷载和水平向荷载的耦合作用从可能产生过大的位移导致轨道失效。对于长期服役状况下有砟轨道道砟层的累积变形状况由于不能破坏已有线路路基所以很难在现场进行详细全面的试验测试，而目前室内试验常用的道闸试验箱试验只能在单纯的垂向荷载下进行试验，无法模拟更加复杂的列车行进中带来的水平向荷载（如蛇行运动、列车转弯等）的影响。

发明内容

为了克服传统道砟实验方式荷载方向单一的不足，本发明提供了一种有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置，可以在室内试验中模拟列车行驶过程中引起的垂向与水平向荷载的耦合作用，研究轨枕在双向荷载耦合作用下的服役性能，并可以进行大周次实验模拟长期服役状况下路基累积变形的发展规律。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置，它包括：钢制道砟模型箱、工字型梁、垂向作动器、水平向作动器、定位夹板、水平向定位装置、反力立柱、水平向加载作动器固定板、水平向高压油管、可移动加载头、水平向连接杆、第二直线导轨、反力平台、垂向高压油管、第三直线导轨；其中，所述钢制道砟模型箱放置在四根反力立柱之间，反力平台固定在四根反力立柱顶端，垂向作动器上端和反力平台连接，下端与工字型梁的顶部连接，工字型梁的四端通过定位夹板安装在四个反力立柱上，工字型梁与可移动加载头顶部相连接，可移动加载头的侧面与水平向连接杆连接，水平向连接杆的另一端与水平向定位装置的前部通过第三直线导轨进行连接，水平向定位装置的底部通过第二直线导轨安装在钢制道砟模型箱上、后部与水平向作动器的前部连接，水平向作动器后部通过水平向加载作动器固定板固定在反力墙上，垂向作动器与垂向高压油管相连，水平向作动器与水平向高压油管相连。

进一步地，所述工字型梁底部安装有第一直线导轨，通过第一直线导轨和可移动加载头的顶部连接在一起。

进一步地，所述第一直线导轨、第二直线导轨和第三直线导轨均为带有滚珠的卡槽与轨道结合的结构。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：通过采用可移动加载头配合垂向和水平向定位装置，可以单独进行垂向荷载加载也可以进行垂向和水平向双向荷载的同步或异步加载，能够模拟更加接近实际列车运行中铁路路基所受到的荷载形式，如蛇行运动和列车转弯等情况，可以完成大周次的双向荷载耦合作用下铁路路基的变形失效问题的实验模拟。

附图说明

图1为有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置整体示意图；

图2为有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置侧面试视图；

图3为图1中A部分局部放大图；

图4为图1中B部分局部放大图；

图5为图4中C部分局部放大图；

图中：钢制道砟模型箱1、工字型梁2、垂向作动器3、水平向作动器4、定位夹板5、水平向定位装置6、反力立柱7、水平向加载作动器固定板8、水平向高压油管9、第一直线导轨10、可移动加载头11、水平向连接杆12、第二直线导轨13、反力平台14、垂向高压油管15、第三直线导轨16、轨道17、卡槽18、滚珠19。

具体实施方式

本发明有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置包括：钢制道砟模型箱1、工字型梁2、垂向作动器3、水平向作动器4、定位夹板5、水平向定位装置6、反力立柱7、水平向加载作动器固定板8、水平向高压油管9、第一直线导轨10、可移动加载头11、水平向连接杆12、第二直线导轨13、反力平台14、垂向高压油管15、第三直线导轨16。

如图1所示，将钢制道砟模型箱1放置在常用动三轴试验仪所用的四根反力立柱7之间，反力平台14固定在四根反力立柱7顶端，垂向作动器3上端和反力平台14采用螺栓连接，下端与工字型梁2顶部螺栓连接，工字型梁2四端通过带滑动导轨的定位夹板5安装在四个反力立柱7上，工字型梁2与可移动加载头11顶部相连接，可移动加载头11底部与钢制道砟模型箱1中的道砟碎石接触、侧面与水平向连接杆12采用螺栓连接，水平向连接杆12的另一端与水平向定位装置6的前部通过第三直线导轨16进行连接，水平向定位装置6的底部通过第二直线导轨13安装在钢制道砟模型箱1上、后部与水平向作动器4的前部采用球铰连接，水平向作动器4后部通过水平向加载作动器固定板8固定在反力墙上，垂向作动器3通过垂向高压油管15与动力系统液压油源相连接，水平向作动器4通过水平向高压油管9与动力系统液压油源相连接，并通过多通道控制器完成两个作动器额定工作频率10Hz的同步或异步协调动态加载。

如图2所示，工字型梁2底部安装有第一直线导轨10，通过第一直线导轨10和可移动加载头11的顶部连接在一起，保证了垂向加载和水平向加载的同时作用消除了水平向荷载对垂向作动器3的影响。

如图3所示，工字型梁2四肢端分别安装有带滑动导轨的定位夹板5，将带定位夹板5定位在四根反力立柱7上后可以保证垂向作动器3的加载头伸长方向总是沿着垂直于钢制模型箱1箱顶平面的方向。四个定位夹板5和反力立柱7的相互作用来抵消第一直线导轨10在加载过程中传递给工字型梁2的水平向摩擦力，从而保护了垂向作动器3。

如图4所示，水平向定位装置6两侧的底部分别通过第二直线导轨13安装在钢制模型箱1的箱壁上。水平向定位装置6可以在第二直线导轨13上沿水平方向进行滑动。水平向定位装置6的前部安装有第三直线导轨16，通过此导轨与水平向连接杆12进行连接，从而保证了垂向3与水平向作动器4同步加载时可移动加载头11在垂向发生位移时不会影响水平向作动器4施加的荷载依然是沿着水平方向。

如图5所示，本装置中所采用的直线导轨（第一直线导轨10、第二直线导轨13、第三直线导轨16）的构造皆为采用带有滚珠19的卡槽18与轨道17结合的方式。下部卡槽18与上部轨道17分别采用螺栓连接的方式固定在需要以直线导轨方式进行连接的两个部件上。

Claims (3)

1.一种有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置，其特征在于，它包括：钢制道砟模型箱(1)、工字型梁(2)、垂向作动器(3)、水平向作动器(4)、定位夹板(5)、水平向定位装置(6)、反力立柱(7)、水平向加载作动器固定板(8)、水平向高压油管(9)、可移动加载头(11)、水平向连接杆(12)、第二直线导轨(13)、反力平台(1)、垂向高压油管(15)、第三直线导轨(16)；其中，所述钢制道砟模型箱(1)放置在四根反力立柱(7)之间，反力平台(14)固定在四根反力立柱(7)顶端，垂向作动器(3)上端和反力平台(14)连接，下端与工字型梁(2)的顶部连接，工字型梁(2)的四端通过定位夹板(5)安装在四个反力立柱(7)上，工字型梁(2)与可移动加载头(11)顶部相连接，可移动加载头(11)的侧面与水平向连接杆(12)连接，水平向连接杆(12)的另一端与水平向定位装置(6)的前部通过第三直线导轨(16)进行连接，水平向定位装置(6)的底部通过第二直线导轨(13)安装在钢制道砟模型箱(1)上、后部与水平向作动器(4)的前部连接，水平向作动器(4)后部通过水平向加载作动器固定板(8)固定在反力墙上，垂向作动器(3)与垂向高压油管(15)相连，水平向作动器(4)与水平向高压油管(9)相连。

2.根据权利要求1所述有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置，其特征在于，所述工字型梁(2)底部安装有第一直线导轨(10)，通过第一直线导轨(10)和可移动加载头(11)的顶部连接在一起。

3.根据权利要求1或2所述有砟铁路轨枕路基体系变形失效实验装置，其特征在于，所述第一直线导轨(10)、第二直线导轨(13)和第三直线导轨(16)均为带有滚珠(19)的卡槽(18)与轨道(17)结合的结构。