CN107101674A - 模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法。试验平台包括试验台座、“两布两膜”滑动层、底座板、轨道板、砂浆层;“两布两膜”滑动层、底座板、砂浆层和轨道板从下至上依次设置在试验台座的底面上。本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法具有如下有益效果:能够满足无砟轨道结构施加拉、压荷载的要求,从而模拟温度荷载效应,并具有一定安全储备的强度和刚度。结构设计合理,可模拟不同工况试验。
Description
技术领域
本发明属于无砟轨道结构模拟试验技术领域,尤其是涉及一种模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法。
背景技术
随着我国高速铁路的快速稳步发展,无砟轨道以其结构稳定性好、耐久性强、养护维修工作量小和寿命长等突出特点在我国得到广泛应用。由于温度对无砟轨道结构影响较大,因此已逐渐成为无砟轨道的主要设计和施工荷载之一。近年来受温度荷载的影响,无砟轨道结构的病害频发,导致养护维修工作量加大,因此需要找到温度在无砟轨道内部的分布规律并研究温度荷载对轨道结构的影响。但目前尚缺少这样的装置。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法。
为了达到上述目的,本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台包括试验台座、“两布两膜”滑动层、底座板、轨道板、砂浆层;
其中试验台座为现浇钢筋混凝土矩形槽,中间部位设有竖向端刺以约束竖向变形,并且多个横向断面内预埋有应变、温度、位移传感器,内部一端为与底座板和轨道板一端相连的固定加载端,另一端为移动加载端,移动加载端的内侧面上沿宽度方向设有一个混凝土压力反力板,同时靠近移动加载端的两侧面内表面上分别设有一个混凝土拉力反力板,混凝土压力反力板和混凝土拉力反力板之间的部位用于设置加载装置;
“两布两膜”滑动层铺设在试验台座内位于混凝土拉力反力板和固定加载端之间的底面上,由位于顶层和底层的聚丙烯短纤维土工布以及位于中间两层的高密度聚乙烯土工膜构成,并且相邻层间涂有润滑剂;
底座板为现浇钢筋混凝土结构,放置在“两布两膜”滑动层的表面,两端分别与试验台座上的固定加载端和加载装置通过钢筋相连;
轨道板为预制钢筋混凝土构件,多块轨道板沿试验台座横向并排铺设在底座板上,相邻轨道板间的接缝处采用精轧螺纹钢筋连接,并且宽窄接缝处均利用现浇混凝土方式进行处理,同时位于两端的轨道板外侧部位分别与试验台座上的固定加载端和加载装置通过钢筋相连接;
砂浆层位于底座板和轨道板之间,是由从轨道板上的砂浆灌注孔灌注的沥青砂浆凝固而形成。
所述的试验台座的长×宽为45m*12.5m。
所述的“两布两膜”滑动层的宽度为6.8m,长度为32.45m;顶层和底层的聚丙烯短纤维土工布的定量分别为400g/m2和200g/m2,中间两层的高密度聚乙烯土工膜的厚度为1.0mm。
所述的轨道板的多个横向断面内埋设有温度与应变传感器,外表面贴有应变计和位移计。
所述的砂浆层的厚度为2-4cm。
本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台的施工方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)制作试验台座:首先绑扎钢筋笼,并在固定加载端处预留钢筋,在多个横向断面内埋设应变、温度、位移传感器,在中间部位设置竖向端刺,然后支设模板,浇筑混凝土并养护,制成的试验台座的移动加载端的内侧面上沿宽度方向设有一个混凝土压力反力板,同时靠近移动加载端的两侧面内表面上分别设有一个混凝土拉力反力板;
2)铺设“两布两膜”滑动层:在试验台座的底面上位于混凝土拉力反力板和固定加载端之间的部位从下至上依次铺设底层聚丙烯短纤维土工布、中间两层高密度聚乙烯土工膜以及顶层聚丙烯短纤维土工布,相邻层间涂沫润滑剂;
3)制作底座板:在“两布两膜”滑动层上设置底座板用底模,然后在底模上绑扎钢筋笼,并将钢筋笼的一端与试验台座上固定加载端下部的预留钢筋相连接,在钢筋笼的另一端预留与加载装置相连的钢筋,在多个横向断面内埋设温度与应变传感器,支设侧模,浇筑混凝土并养护,最后在外表面粘贴应变计和位移计;
4)制作轨道板:在每块轨道板底面四角处下方的底座板上分别放置一个支点,然后将多块轨道板沿试验台座横向并排铺设在底座板上,其中将位于外端的两块轨道板外侧部位的混凝土预先凿除而露出钢筋,之后将轨道板上靠近试验台座固定加载端的内钢筋与试验台座上固定加载端上部的预留钢筋相连接,另一端的钢筋用于试验时与加载装置相连接;然后在每块轨道板的中部两侧部位和底座板之间的位置分别楔入一个支点,调平后用封边材料进行封边,用压紧装置压紧;
5)制作砂浆层:从轨道板上的砂浆灌注孔向轨道板和底座板之间的空间中灌注沥青砂浆而形成砂浆层,待砂浆膨胀量完成后拆除压紧装置,待砂浆层的抗压强度达到3MPa后,拆除封边材料,之后灌注接缝砂浆及横向窄缝混凝土;待砂浆强度大于9MPa,混凝土强度达到20MPa后,按规范要求对相邻轨道板间的精轧螺纹钢筋对称施拧,完成纵连,然后对横向宽缝进行混凝土浇筑,由底座板、轨道板和砂浆层构成试验用无砟轨道,由此完成整个实尺试验平台的施工过程。
本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法具有如下有益效果:能够满足无砟轨道结构施加拉、压荷载的要求,从而模拟温度荷载效应,并具有一定安全储备的强度和刚度。结构设计合理,可模拟不同工况试验。
附图说明
图1为本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台中试验台座结构俯视图。
图2为本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台结构横向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台及施工方法进行详细说明。
如图1、图2所示,本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台包括试验台座1、“两布两膜”滑动层2、底座板3、轨道板4、砂浆层5;
其中试验台座1为现浇钢筋混凝土矩形槽,中间部位设有竖向端刺以约束竖向变形,并且多个横向断面内预埋有应变、温度、位移传感器,用于测量试验过程中试验台座1的变形,内部一端为与底座板3和轨道板4一端相连的固定加载端,另一端为移动加载端,移动加载端的内侧面上沿宽度方向设有一个混凝土压力反力板6,同时靠近移动加载端的两侧面内表面上分别设有一个混凝土拉力反力板7,混凝土压力反力板6和混凝土拉力反力板7之间的部位用于设置加载装置;
“两布两膜”滑动层2铺设在试验台座1内位于混凝土拉力反力板7和固定加载端之间的底面上,由位于顶层和底层的聚丙烯短纤维土工布以及位于中间两层的高密度聚乙烯土工膜构成,并且相邻层间涂有润滑剂;
底座板3为现浇钢筋混凝土结构,放置在“两布两膜”滑动层2的表面,两端分别与试验台座1上的固定加载端和加载装置通过钢筋相连;
轨道板4为预制钢筋混凝土构件,多块轨道板4沿试验台座1横向并排铺设在底座板3上,相邻轨道板4间的接缝处采用精轧螺纹钢筋连接,并且宽窄接缝处均利用现浇混凝土方式进行处理,同时位于两端的轨道板4外侧部位分别与试验台座1上的固定加载端和加载装置通过钢筋相连接;
砂浆层5位于底座板3和轨道板4之间,是由从轨道板4上的砂浆灌注孔灌注的沥青砂浆凝固而形成。
所述的试验台座1的长×宽为45m*12.5m。
所述的“两布两膜”滑动层2的宽度为6.8m,长度为32.45m;顶层和底层的聚丙烯短纤维土工布的定量分别为400g/m2和200g/m2,中间两层的高密度聚乙烯土工膜的厚度为1.0mm。
所述的轨道板3的多个横向断面内埋设有温度与应变传感器,外表面贴有应变计和位移计。
所述的砂浆层5的厚度为2-4cm。
本发明提供的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台的施工方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)制作试验台座1:首先绑扎钢筋笼,并在固定加载端处预留钢筋,在多个横向断面内埋设应变、温度、位移传感器,考虑无砟轨道在升温受压工况下,试验台座1会产生附加弯矩效应,因此在中间部位设置竖向端刺以约束竖向变形,然后支设模板,浇筑混凝土并养护,制成的试验台座1的移动加载端的内侧面上沿宽度方向设有一个混凝土压力反力板6,同时靠近移动加载端的两侧面内表面上分别设有一个混凝土拉力反力板7;
2)铺设“两布两膜”滑动层2:在试验台座1的底面上位于混凝土拉力反力板7和固定加载端之间的部位从下至上依次铺设底层聚丙烯短纤维土工布、中间两层高密度聚乙烯土工膜以及顶层聚丙烯短纤维土工布,相邻层间涂沫润滑剂,以减小试验用无砟轨道与试验台座1间的摩擦力,使试验用无砟轨道成为一个相对独立的系统;
3)制作底座板3:在“两布两膜”滑动层2上设置底座板用底模,然后在底模上绑扎钢筋笼,并将钢筋笼的一端与试验台座1上固定加载端下部的预留钢筋相连接,在钢筋笼的另一端预留与加载装置相连的钢筋,在多个横向断面内埋设温度与应变传感器,支设侧模,浇筑混凝土并养护,最后在外表面粘贴应变计和位移计;
4)制作轨道板4:在每块轨道板4底面四角处下方的底座板3上分别放置一个支点,然后将多块轨道板4沿试验台座1横向并排铺设在底座板3上,本发明中的轨道板4共铺设5块,4个板缝,其中将位于外端的两块轨道板4外侧部位的混凝土预先凿除而露出钢筋,之后将轨道板4上靠近试验台座1固定加载端的内钢筋与试验台座1上固定加载端上部的预留钢筋相连接,另一端的钢筋用于试验时与加载装置相连接;然后在每块轨道板4的中部两侧部位和底座板3之间的位置分别楔入一个支点,调平后用封边材料进行封边,用压紧装置压紧;
5)制作砂浆层5:从轨道板4上的砂浆灌注孔向轨道板4和底座板3之间的空间中灌注沥青砂浆而形成砂浆层5,待砂浆膨胀量完成后拆除压紧装置,待砂浆层5的抗压强度达到3MPa后,拆除封边材料,之后灌注接缝砂浆及横向窄缝混凝土;待砂浆强度大于9MPa,混凝土强度达到20MPa后,按规范要求对相邻轨道板4间的精轧螺纹钢筋对称施拧,完成纵连,然后对横向宽缝进行混凝土浇筑,由底座板3、轨道板4和砂浆层5构成试验用无砟轨道,由此完成整个实尺试验平台的施工过程。
试验前,将加载装置固定在试验台座1内位于混凝土压力反力板6和混凝土拉力反力板7之间的部位,并将底座板3和轨道板4上靠近试验台座1上移动加载端的预留钢筋通过水平锚固钢筋与加载装置相连,并进行连接处的混凝土浇筑,以实现加载装置与底座板3和轨道板4的协同受力,并确保三者间连接可靠,这时就可以开始利用加载装置对上述制成的试验用无砟轨道分别进行模拟无砟轨道温度应力作用的拉压试验。
另外,可在整个试验平台的四周分别布置六个位移观测桩,作为试验平台纵向位移变化基准,用于推导整个无砟轨道结构的精准变形。
Claims (6)
1.一种模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台,其特征在于:所述的实尺试验平台包括试验台座(1)、“两布两膜”滑动层(2)、底座板(3)、轨道板(4)、砂浆层(5);
其中试验台座(1)为现浇钢筋混凝土矩形槽,中间部位设有竖向端刺以约束竖向变形,并且多个横向断面内预埋有应变、温度、位移传感器,内部一端为与底座板(3)和轨道板(4)一端相连的固定加载端,另一端为移动加载端,移动加载端的内侧面上沿宽度方向设有一个混凝土压力反力板(6),同时靠近移动加载端的两侧面内表面上分别设有一个混凝土拉力反力板(7),混凝土压力反力板(6)和混凝土拉力反力板(7)之间的部位用于设置加载装置;
“两布两膜”滑动层(2)铺设在试验台座(1)内位于混凝土拉力反力板(7)和固定加载端之间的底面上,由位于顶层和底层的聚丙烯短纤维土工布以及位于中间两层的高密度聚乙烯土工膜构成,并且相邻层间涂有润滑剂;
底座板(3)为现浇钢筋混凝土结构,放置在“两布两膜”滑动层(2)的表面,两端分别与试验台座(1)上的固定加载端和加载装置通过钢筋相连;
轨道板(4)为预制钢筋混凝土构件,多块轨道板(4)沿试验台座(1)横向并排铺设在底座板(3)上,相邻轨道板(4)间的接缝处采用精轧螺纹钢筋连接,并且宽窄接缝处均利用现浇混凝土方式进行处理,同时位于两端的轨道板(4)外侧部位分别与试验台座(1)上的固定加载端和加载装置通过钢筋相连接;
砂浆层(5)位于底座板(3)和轨道板(4)之间,是由从轨道板(4)上的砂浆灌注孔灌注的沥青砂浆凝固而形成。
2.根据权利要求1所述的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台,其特征在于:所述的试验台座(1)的长×宽为45m*12.5m。
3.根据权利要求1所述的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台,其特征在于:所述的“两布两膜”滑动层(2)的宽度为6.8m,长度为32.45m;顶层和底层的聚丙烯短纤维土工布的定量分别为400g/m2和200g/m2,中间两层的高密度聚乙烯土工膜的厚度为1.0mm。
4.根据权利要求1所述的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台,其特征在于:所述的轨道板(3)的多个横向断面内埋设有温度与应变传感器,外表面贴有应变计和位移计。
5.根据权利要求1所述的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台,其特征在于:所述的砂浆层(5)的厚度为2-4cm。
6.一种如权利要求1所述的模拟无砟轨道温度应力作用的实尺试验平台的施工方法,其特征在于:所述的施工方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)制作试验台座(1):首先绑扎钢筋笼,并在固定加载端处预留钢筋,在多个横向断面内埋设应变、温度、位移传感器,在中间部位设置竖向端刺,然后支设模板,浇筑混凝土并养护,制成的试验台座(1)的移动加载端的内侧面上沿宽度方向设有一个混凝土压力反力板(6),同时靠近移动加载端的两侧面内表面上分别设有一个混凝土拉力反力板(7);
2)铺设“两布两膜”滑动层(2):在试验台座(1)的底面上位于混凝土拉力反力板(7)和固定加载端之间的部位从下至上依次铺设底层聚丙烯短纤维土工布、中间两层高密度聚乙烯土工膜以及顶层聚丙烯短纤维土工布,相邻层间涂沫润滑剂;
3)制作底座板(3):在“两布两膜”滑动层(2)上设置底座板用底模,然后在底模上绑扎钢筋笼,并将钢筋笼的一端与试验台座(1)上固定加载端下部的预留钢筋相连接,在钢筋笼的另一端预留与加载装置相连的钢筋,在多个横向断面内埋设温度与应变传感器,支设侧模,浇筑混凝土并养护,最后在外表面粘贴应变计和位移计;
4)制作轨道板(4):在每块轨道板(4)底面四角处下方的底座板(3)上分别放置一个支点,然后将多块轨道板(4)沿试验台座(1)横向并排铺设在底座板(3)上,其中将位于外端的两块轨道板(4)外侧部位的混凝土预先凿除而露出钢筋,之后将轨道板(4)上靠近试验台座(1)固定加载端的内钢筋与试验台座(1)上固定加载端上部的预留钢筋相连接,另一端的钢筋用于试验时与加载装置相连接;然后在每块轨道板(4)的中部两侧部位和底座板(3)之间的位置分别楔入一个支点,调平后用封边材料进行封边,用压紧装置压紧;
5)制作砂浆层(5):从轨道板(4)上的砂浆灌注孔向轨道板(4)和底座板(3)之间的空间中灌注沥青砂浆而形成砂浆层(5),待砂浆膨胀量完成后拆除压紧装置,待砂浆层(5)的抗压强度达到3MPa后,拆除封边材料,之后灌注接缝砂浆及横向窄缝混凝土;待砂浆强度大于9MPa,混凝土强度达到20MPa后,按规范要求对相邻轨道板(4)间的精轧螺纹钢筋对称施拧,完成纵连,然后对横向宽缝进行混凝土浇筑,由底座板(3)、轨道板(4)和砂浆层(5)构成试验用无砟轨道,由此完成整个实尺试验平台的施工过程。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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