CN110243578A - 轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，包括：对钢轨加载至设定的加载力，并保持一定时间，从加载开始测量加载力和钢轨相对于轨枕的纵向位移；然后继续重新加载至设定的加载力并保持一定时间，依次循环进行多级加载；当钢轨在扣件中滑动或者加载力超过或等于设定值时，迅速减小载荷至0，并持续测量钢轨位移变化一段时间，再重复上面的加载过程多次，每两次加载间隔一定的时间，绘制每个加载周期的力‑位移曲线；计算钢轨滑动前的纵向弹性位移；从每一条曲线中确定完全用于产生弹性变形的力F的大小，舍弃第一次得到的F值，计算剩余的平均值，得到扣件对钢轨纵向约束力的大小。可以得到准确的测试结果，测试过程简单、易操作。

Description

轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通的扣件的测试技术领域，具体地涉及一种轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法。
背景技术
有轨交通中的轨道需要使用轨道扣件固定，扣件由多个部件组成，用于确保钢轨固定于支撑结构上并保证在所要求的位置上，同时允许任何必须的垂向、横向和纵向位移。此组件包括将钢轨上的载荷分配到支撑结构上的组件，须防止对支撑结构的接触面的磨损，并保证与支撑结构之间的电绝缘。扣件包括简易扣件和分开式扣件，简易扣件为直接将钢轨固定于支撑结构(轨枕或道床板)上的扣件(可包括或不包括铁垫板)。分开式扣件为钢轨相对于铁垫板的固定与铁垫板相对于支撑结构(轨枕或道床板)的固定相互独立的扣件。扣件的结构和强度的变化都会影响其他零件的工作状态，因此需要对扣件产品的力学性能进行检测。
随着我国城市轨道行业的发展，新的轨道扣件产品层出不穷，目前我国城市轨道交通中轨道工程扣件产品行业缺少检测方法标准和方法难以统一的情况。
扣件产品的力学性能检测包括扣件组装疲劳试验、弹条扣压力检测、扣件纵向阻力测量等方面。其中，纵向钢轨约束力的测试过程，主要用于确定当钢轨通过扣件固定于轨枕、道床板或其他支撑结构时，在不发生非弹性变形条件下能承受的最大轴向载荷。主要用于评估走行钢轨抵抗滑移和热胀冷缩变形的能力。目前，纵向钢轨约束力的测试方法得到的测试结果往往不够准确，测试过程非常复杂，不易操作。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是：提供了一种轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，可以得到准确的测试结果，测试过程简单、易操作。
本发明的技术方案是：
一种轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，包括以下步骤：
S01：通过加载装置对钢轨加载至设定的加载力，并保持一定时间，从加载开始测量加载力和钢轨相对于轨枕的纵向位移；然后继续重新加载至设定的加载力并保持一定时间，依次循环进行多级加载；
S02：当钢轨在扣件中滑动或者加载力超过或等于设定值时，迅速减小载荷至0，并持续测量钢轨位移变化一段时间，再重复上面的加载过程多次，每两次加载间隔一定的时间，绘制每个加载周期的力-位移曲线；
S03：从每一次的加载曲线中得到每次加载循环中，钢轨的最大纵向位移D1和加载撤消后的钢轨纵向残余位移D2，根据公式计算钢轨滑动前的纵向弹性位移D3；
D3＝D1-D2
S04：从每一条曲线中确定完全用于产生弹性变形D3的力F的大小，舍弃第一次得到的F值，计算剩余的平均值，得到扣件对钢轨纵向约束力的大小。
优选的技术方案中，所述步骤S01中，加载装置以一定的速率水平拉动钢轨的一端至设定的加载力。
优选的技术方案中，所述步骤S02中，如果加载撤消后的钢轨纵向残余位移D2远小于阈值，并且加载力没有超过设定值时，该次加载过程无效，重新进行加载。
优选的技术方案中，所述步骤S04中，如果当加载力超过或等于设定值时加载周期停止，那么F取测试值中的最大值。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明可以得到准确的扣件对钢轨纵向约束力，测试结果准确率高，测试过程简单、易操作。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法的流程图；
图2为本发明轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法的测试布置图；
图3为本发明一个周期内的力-位移曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图2所示，对于弹条对称设计的扣件，先通过刚性固定件5固定轨枕4，然后通过单个扣件2将钢轨1固定于轨枕4上，接着沿钢轨1纵向施加载荷；对于弹条错开设计的扣件，先固定轨枕4，然后通过两个扣件2将钢轨1固定于轨枕4或其它支撑结构上(扣件间距为标准间距)，接着沿钢轨1纵向施加载荷。在钢轨1与轨枕4之间连接载荷-位移测试记录仪器3。
施加载荷过程中，记录钢轨相对于轨枕的位移，直到钢轨滑动时结束加载。然后在力-位移图上得到钢轨不发生非弹性变形条件时的最大载荷。
载荷-位移测试记录仪器包含具有持续测量功能的传感器和记录仪器，传感器包括测量加载力的传感器和位移传感器，测量加载力的传感器要求其对加载力的测量误差不超过±1％，位移传感器，对钢轨相对于轨枕位移的测量误差不超过±0.5％。记录仪器可以生成力-位移曲线。
测试应在室内或封闭空间内进行，温度保持在(23±5)℃。所有的试件在开始测试之前应保持处于该温度下至少4小时。
如图1所示，测试方法包括以下步骤：
通过加载装置以(10±5)kN/min的速率水平拉动钢轨的一端至(2.5±0.3)kN，并保持该拉力30s；然后继续加载(2.5±0.3)kN并保持30s，依次该程序进行多级加载，并从加载开始就自动测量加载力和钢轨相对于轨枕的纵向位移。
当钢轨在扣件中滑动或者加载超过4倍的性能要求时，迅速减小载荷至0，并持续测量钢轨位移变化2分钟。不要调整或拆除扣件，再重复上面的加载过程3次，每两次加载的间隔时间为3分钟。绘制每个加载周期的力-位移的曲线，如图3所示。
对于弹条对称设计的扣件即一个扣件，如果D2远小于0.5mm，并且加载力没有超过4倍的性能要求，那么这次加载过程视为无效，应重新进行加载。
对于弹条错开设计的扣件即两个扣件，如果D2远小于1mm，并且加载力没有超过8倍的性能要求，那么这次加载视为无效，应重新进行加载。
从每一次的加载曲线中读出D1、D2，由下式得到D3：
D3＝D1-D2
从每一条曲线中确定完全用于产生弹性变形D3的力F的大小。舍弃第一次得到的F值，计算剩余3次的平均值，从而得到扣件对钢轨纵向约束力的大小，单位kN。
如果当加载力超过或等于4倍(或8倍)指定值时加载周期停止，那么F取测试值中的最大值。
对于两套扣件的安装测试，钢轨纵向约束力为所测结果的1/2。
最后形成测试报告，测试报告至少应包含以下的信息：
此标准的编号、出版日期和名称；
进行试验的实验室的名称、地址；
测试日期；
被测扣件及各零部件名称、型号和说明
工装及测试仪器的名称、设计和描述；
测试样品的来源；
试验方法；
试验结果；
试验人员。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：通过加载装置对钢轨加载至设定的加载力，并保持一定时间，从加载开始测量加载力和钢轨相对于轨枕的纵向位移；然后继续重新加载至设定的加载力并保持一定时间，依次循环进行多级加载；
S02：当钢轨在扣件中滑动或者加载力超过或等于设定值时，迅速减小载荷至0，并持续测量钢轨位移变化一段时间，再重复上面的加载过程多次，每两次加载间隔一定的时间，绘制每个加载周期的力-位移曲线；
S03：从每一次的加载曲线中得到每次加载循环中，钢轨的最大纵向位移D1和加载撤消后的钢轨纵向残余位移D2，根据公式计算钢轨滑动前的纵向弹性位移D3；
D3＝D1-D2
S04：从每一条曲线中确定完全用于产生弹性变形D3的力F的大小，舍弃第一次得到的F值，计算剩余的平均值，得到扣件对钢轨纵向约束力的大小。
2.根据权利要求1所述的轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，其特征在于，所述步骤S01中，加载装置以一定的速率水平拉动钢轨的一端至设定的加载力。
3.根据权利要求1所述的轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，其特征在于，所述步骤S02中，如果加载撤消后的钢轨纵向残余位移D2远小于阈值，并且加载力没有超过设定值时，该次加载过程无效，重新进行加载。
4.根据权利要求1所述的轨道交通的纵向钢轨约束力测试方法，其特征在于，所述步骤S04中，如果当加载力超过或等于设定值时加载周期停止，那么F取测试值中的最大值。
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