CN112161766A

CN112161766A - 一种铁路减振试验装置

Info

Publication number: CN112161766A
Application number: CN202010999144.8A
Authority: CN
Inventors: 丁光亚; 沈晨力; 王军; 谢子令; 蔡瑛; 袁国辉
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2040-09-22
Also published as: CN112161766B

Abstract

本发明公开一种铁路减振试验装置，涉及土木工程技术领域，可以包括：模型槽，所述模型槽内底部设置有粉质砂土层，所述粉质砂土层的上方设置有路基层，所述路基层的上方设置道砟层，所述道砟层的上方设置有轨枕，所述轨枕的上方设置有钢轨；还设置有安装框架，所述安装框架上设置有交通移动载荷模拟动作器，所述交通移动载荷模拟动作器位于所述钢轨的上方；所述路基层内设置有多个第一土工袋。本发明能够模拟高速铁路的循环移动载荷作用，削减了动荷载引起的振动，实用性强，应用范围广，布置简便。

Description

一种铁路减振试验装置

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种铁路减振试验装置。

背景技术

近年来随着我国铁路向高速、重载方向的快速发展，铁路对国家的发展有巨大贡献，给居民的生活带来很大方便；但与此同时，由铁路交通运输给人们带来的不良振动和噪音污染等环境问题一直以来受到大家的广泛关注。在铁路建设施工过程中，基础建设的重要性不言而喻，而目前我国高速铁路的发展越来越快，一个稳定的路基对上部主体结构的安全使用起到了决定性的作用，随着人民生活水平的不断提高，铁路沿线的居民对环境振动的要求也越来越苛刻。

由于铁路轨道在高速列车的不断振动激励下会产生许多随机的振动激励，这些随机的振动激励通过铁路下面的轨道基础、轨枕、高铁路基、地面构筑物等介质传递到地面及其上面的建筑物，从而引发该建筑物发生激励振动，当这些随机的激励振动产生不良的振动时，会造成高速铁路路基表面处的构筑物和建筑物以及生产厂房和设备发出不和谐的振动异常的声音，从而产生二次振动噪音污染的环境问题。

相对于欧、美等发达国家，我国在高速公路和铁路等道路的环境振动保护方面研究工作起步较晚，尤其是在铁路日益发展的今天，相关的理论分析、数值模拟计算和试验验证大幅落后于工程实践。所以研究铁路减振对我国铁路交通的发展战略具有十分重要的意义。

因此，亟待开发一种铁路减振试验装置，以解决现有技术所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路减振试验装置，以解决现有技术所存在的上述问题，能够模拟高速铁路的循环移动载荷作用，削减了动荷载引起的振动，实用性强，应用范围广，布置简便。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种铁路减振试验装置，包括：模型槽，所述模型槽内底部设置有粉质砂土层，所述粉质砂土层的上方设置有路基层，所述路基层的上方设置道砟层，所述道砟层的上方设置有轨枕，所述轨枕的上方设置有钢轨；还设置有安装框架，所述安装框架上设置有交通移动载荷模拟动作器，所述交通移动载荷模拟动作器位于所述钢轨的上方；所述路基层内设置有多个第一土工袋。

优选的，所述模型槽的侧面开设有若干个观察窗，所述模型槽的内壁表面涂有防锈漆层，所述粉质砂土层底面铺有土工布。

优选的，所述安装框架包括承载梁和若干根立柱，所述立柱均匀设置于所述模型槽的外侧周围，所述承载梁连接于所述立柱的上部，用于安装所述交通移动载荷模拟动作器。

优选的，所述交通移动载荷模拟动作器包括移动伺服动作器、垂向伺服动作器和动作块；所述移动伺服动作器安装在所述安装框架的所述承载梁上，所述垂向伺服动作器安装在所述移动伺服动作器上，所述动作块安装在所述垂向伺服动作器上。

优选的，所述交通移动载荷模拟动作器上还设有负荷传感器与伸缩位移传感器。

优选的，所述交通移动载荷模拟动作器设置有若干个，所述钢轨被切割成等长的若干段，每段所述钢轨上方均设置有一个所述交通移动载荷模拟动作器。

优选的，所述道砟层分层铺设道砟，并加以压实；所述轨枕为混凝土轨枕，所述混凝土轨枕的下端埋入所述道砟层内。

优选的，所述路基层进行夯实处理，所述路基层的侧面边坡处布置多个第二土工袋。

优选的，所述第一土工袋为复合土工袋，所述复合土工袋在所述路基层中分层设置；所述复合土工袋通过聚丙烯编织布与发泡聚乙烯复合而成。

优选的，所述第二土工袋为环保土工袋，所述环保土工袋采用聚丙烯制成；所述环保土工袋的上部种植生态植被，所述环保土工袋的表面布置生态酶。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明大型模型槽在室内试验高度还原实际工程，交通移动载荷模拟动作器模拟高速铁路的循环移动载荷作用，5个动作器既可独立振动，又可以同时振动，而且施加的载荷可以是循环载荷。

道砟和轨枕结构、路基层颗粒状砂土、底层粉质砂土用于模拟单线铁路直线地段的情形，环保土工袋布置在路基两侧用于减小周围的环境振动，生态植被布置在环保土工袋上部，能有效防护裸露坡面，生态酶布置在环保土工袋周围，无毒无害无腐蚀，使用安全，是新型与环境相容性的生物技术产品，不仅能吸附空间的异味分子并使之完全分解，同时能有效杀死蚊蝇保护生态植被。

复合土工袋布置在路基层中，其结合了聚丙烯编织布与发泡聚乙烯两种材料各自的优点，削减了动荷载引起的振动。

本发明实用性强，应用范围广，布置简便，无污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明铁路减振试验装置的结构示意图；

图2为本发明路基层侧面的结构示意图；

图3为本发明铁路减振试验装置的侧视图；

其中：1-模型槽，2-安装框架，3-交通移动载荷模拟动作器，31-移动伺服动作器，32-垂向伺服动作器，33-动作块，4-钢轨，5-混凝土轨枕，6-道砟层，7-路基层，71-回填路基，8-环保土工袋，81-生态植被，82-生态酶，9-复合土工袋，10-粉质砂土层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，本实施例提供一种铁路减振试验装置，包括模型槽1、安装框架2、交通移动载荷模拟动作器3、钢轨4、混凝土轨枕5、道砟层6、路基层7和粉质砂土层10，其中，模型槽1为大型模型槽1。具体地，粉质砂土层10设置于模型槽1内底部，粉质砂土层10的上方设置有路基层7，路基层7的上方设置道砟层6，道砟层6的上方设置有轨枕，轨枕的上方设置有钢轨4；安装框架2上设置有交通移动载荷模拟动作器3，交通移动载荷模拟动作器3位于钢轨4的上方；路基层内设置有多个第一土工袋，路基层的侧面边坡处布置多个第二土工袋。

在本实施例中，模型槽1内用于装填试验用的路基土和底层砂土，其中路基土可以是颗粒状砂土；进一步地，模型槽1的侧面开设有若干个观察窗，模型槽1的内壁表面涂有一层防锈漆层，粉质砂土层10底面铺有土工布，有效防止堵塞。

在本实施例中，安装框架2由若干立柱以及承载梁连接组成，立柱设置于大型模型槽1外侧周围，承载梁连接立柱，用于安装交通移动载荷模拟动作器3；因此，需保证承载梁具有较好的动态承载能力，且刚度不低于跨距的0.1％。

在本实施例中，交通移动载荷模拟动作器3包括移动伺服动作器31、垂向伺服动作器32和动作块33；移动伺服动作器31安装在安装框架2上，垂向伺服动作器32安装在移动伺服动作器31上，动作块33安装在垂向伺服动作器32上，并垂直对准钢轨4，移动伺服动作器31实现整体水平动作，垂向伺服动作器32带动动作块33上下垂直动作，从而模拟高速交通上车辆的移动循环载荷作用。

进一步地，交通移动载荷模拟动作器3上还设有负荷传感器与伸缩位移传感器。

在本实施例中，轨枕为混凝土轨枕5，混凝土轨枕5优选II型混凝土轨枕，轨枕的下端埋入道砟层内，埋入道砟层深度取0.165m；其中，道砟层6分层铺设道砟，加以压实，然后在上布置轨枕及钢轨4。

在本实施例中，路基层7中布置的第一土工袋为复合土工袋9，且在路基层中分层布置，路基层边坡处布置的第二土工袋为环保土工袋8，叠放2层沿边坡紧密布置；路基层7铺设一定高度，用现有的夯实设备进行夯实。

具体地，环保土工袋8的原材料为聚丙烯(PP)，是一种高强抗紫外线抗冻融耐酸碱的生态合成材料，是高新技术新型特种材料，具有高强、抗UV、耐酸碱、抗腐蚀、抗冻融等特点，可达到70年以上不降解，是真正实现了零污染；而且还具有抗潮湿性，不吸水，水分不会破坏袋子，袋子也不会变形，不溶于污染液体。环保土工袋8可以完全替代石头、水泥等材料，可以大幅度减少工程成本。

在本实施例中，环保土工袋8表面布置生态酶82，环保土工袋8上部种植生态植被81，施工后的边坡具有可植被覆盖的表面，使开挖的坡面达到绿化的效果，形成自然生态边坡，具有透水不透土的过滤功能。其中，生态植被81布置在环保土工袋8上部，能有效防护裸露坡面；生态酶82无毒无害无腐蚀，使用安全，是新型与环境相容性的生物技术产品，布置在环保土工袋周围，不仅能吸附空间的异味分子并使之完全分解，同时能有效杀死蚊蝇，保护生态植被。

在本实施例中，复合土工袋9是一种新型复合材料，由聚丙烯编织布与发泡聚乙烯(EPE)复合而成，其外覆了普通聚丙烯编织布以增强其抗拉强度，内层为4毫米厚的发泡聚乙烯，EPE的密度为20kg/m³。发泡聚乙烯具有非交联闭孔结构，一般应用于建筑或暖通空调的防震包装和保温，属于超轻质材料，通过现有的专用压合装置，EPE与聚丙烯编织布可紧密地固定在一起，复合而成的材料结合了PP和EPE两种材料各自的优点，动荷载作用下的地基表面沉降等动力响应得到大幅改善。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种铁路减振试验装置，其特征在于：包括：模型槽，所述模型槽内底部设置有粉质砂土层，所述粉质砂土层的上方设置有路基层，所述路基层的上方设置道砟层，所述道砟层的上方设置有轨枕，所述轨枕的上方设置有钢轨；还设置有安装框架，所述安装框架上设置有交通移动载荷模拟动作器，所述交通移动载荷模拟动作器位于所述钢轨的上方；所述路基层内设置有多个第一土工袋。

2.根据权利要求1所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述模型槽的侧面开设有若干个观察窗，所述模型槽的内壁表面涂有防锈漆层，所述粉质砂土层底面铺有土工布。

3.根据权利要求1所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述安装框架包括承载梁和若干根立柱，所述立柱均匀设置于所述模型槽的外侧周围，所述承载梁连接于所述立柱的上部，用于安装所述交通移动载荷模拟动作器。

4.根据权利要求3所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述交通移动载荷模拟动作器包括移动伺服动作器、垂向伺服动作器和动作块；所述移动伺服动作器安装在所述安装框架的所述承载梁上，所述垂向伺服动作器安装在所述移动伺服动作器上，所述动作块安装在所述垂向伺服动作器上。

5.根据权利要求4所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述交通移动载荷模拟动作器上还设有负荷传感器与伸缩位移传感器。

6.根据权利要求5所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述交通移动载荷模拟动作器设置有若干个，所述钢轨被切割成等长的若干段，每段所述钢轨上方均设置有一个所述交通移动载荷模拟动作器。

7.根据权利要求1所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述道砟层分层铺设道砟，并加以压实；所述轨枕为混凝土轨枕，所述混凝土轨枕的下端埋入所述道砟层内。

8.根据权利要求1所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述路基层进行夯实处理，所述路基层的侧面边坡处布置多个第二土工袋。

9.根据权利要求8所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述第一土工袋为复合土工袋，所述复合土工袋在所述路基层中分层设置；所述复合土工袋通过聚丙烯编织布与发泡聚乙烯复合而成。

10.根据权利要求9所述的铁路减振试验装置，其特征在于：所述第二土工袋为环保土工袋，所述环保土工袋采用聚丙烯制成；所述环保土工袋的上部种植生态植被，所述环保土工袋的表面布置生态酶。