CN113405783A - 一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台 - Google Patents
一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，涉及试验设备技术领域。本发明中：安装板的两端下表面均并排安装有第一安装座；梁体的上表面铺设有两排无砟轨道板；无砟轨道板的上表面设有两排钢轨；钢轨的内、外侧面分别安装第一安装座和第二安装座；第一安装座上安装第一距离传感器；第二安装座上安装第二距离传感器。本发明通过在桥墩的底部设置液压杆控制桥墩的高度变化，通过设置在桥墩两侧的第一距离传感器监测桥墩的高度变化数据；并通过设置在钢轨上的第一距离传感器和第二距离传感器感应钢轨的横向间距和纵向高度的变化，从而可以得到列车通过时钢轨的横向变形和纵向变形数据。
Description
技术领域
本发明属于实验设备技术领域，特别是涉及一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台。
背景技术
桥梁结构在高速铁路线路中所占的比例较大,其主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路,确保列车运行安全和乘坐舒适。在桥梁施工及运营过程中,墩台基础难免发生沉降,其工后不均匀沉降会导致梁体的下沉,进而通过轨道各部分间的相互作用引起钢轨轨面发生变形,当列车高速通过时,由桥墩沉降导致的钢轨变形会增大轮轨界面的激扰,通过轮轨动力相互作用引起列车的振动加剧,使列车安全平稳性指标变差,甚至可能导致列车脱轨.因此探明桥墩变形与钢轨变形之间的映射关系是研究桥墩变形对高速行车安全平稳性影响的重要前提。
桥墩变形，主要指桥梁纵向变形、桥墩横向变形、桥墩沉降等。由于钢轨通过轨道板与基础相连，因此在桥墩发生变形的同时，会进一步带动钢轨变形，从而对行车造成一定的影响。相关理论研究表明，基础变形与钢轨变形存在一定的规律性，这种因为基础变形导致钢轨变形之间的关系称为基础变形与钢轨变形映射关系。
钢轨变形与轨道几何形位密切相关。轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸。直线轨道几何形位的基本要素包括：轨距、水平、方向、前后高低和轨底坡；曲线轨道几何形位的基本要素除以上五项规定之外，还有以下三个特殊构造，即曲线轨距加宽、曲线外轨超高及缓和曲线。轨道几何形位的变化关乎列车运营的安全性、舒适性与稳定性。我国高铁、地铁及其他城市轨道交通领域广泛采用桥梁结构，并大面积铺设无砟轨道，对桥墩变形与无砟轨道几何形位变化相互作用关系现有理论的实验验证，能够进一步将理论应用于实践，并产生重大工程应用价值。
已有的文献已经从理论和有限元模拟方面对其进行过相关验证。引证文献[1](陈兆玮,孙宇,翟婉明.高速铁路桥墩沉降与钢轨变形的映射关系(Ⅰ):单元板式无砟轨道系统[J].中国科学:技术科学,2014(7):770-777.)与引证文献[2](陈兆玮,孙宇,翟婉明.高速铁路桥墩沉降与钢轨变形的映射关系(Ⅱ):纵连板式无砟轨道系统[J].中国科学:技术科学,2014(7):778-785.)中显示，随着桥墩的变形，桥梁、轨道板、钢轨会随之产生一定的变形，但是因为高速铁路运营的特殊性，相关现场实验难以实施，因此相关理论研究尚无相关实验验证，对相关理论的推广造成了一定的困扰。因此，亟需一种能够模拟桥墩变形的大型模拟试验台，用于对相关理论与有限元分析结果进行相关实验验证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，通过在桥墩底部设置液压杆控制桥墩的高度变化，通过设置桥墩两侧的第一距离传感器可以监测桥墩的高度变化数据；并通过设置钢轨上的第一距离传感器和第二距离传感器感应钢轨的横向间距和纵向高度的变化，从而可以得到列车通过时钢轨的横向变形和纵向变形数据；从而实现对桥墩变形与无砟轨道几何形位变化关系的数据显示。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，包括桥墩和梁体，若干个桥墩和梁体拼接在一起组成桥梁；所述桥墩设置在两梁体的连接处中间。
所述桥墩的上方设有安装板；所述安装版的上表面并排设有若干个下支座板；所述安装板的两端下表面均并排设有若干第一固定螺柱；所述第一固定螺柱上安装有第一安装座。
所述桥墩的下端安装在固定座上；所述固定座的上表面两侧分别设有限位板。
所述梁体的上表面铺设有两排无砟轨道板构成两组轨道的安装底座；两排所述无砟轨道板并排设置；所述梁体的下表面两侧均安装有两个上支座板；所述上支座板与下支座板配合。
所述无砟轨道板的上表面设有两排钢轨安装座；两排所述钢轨安装座并排设置；所述钢轨安装座的上表面中间设有钢轨安装槽；所述钢轨安装槽中安装有钢轨；两排无缝轨道构成列车轨道；所述钢轨安装座的上表面两侧分别安装有固定螺栓；所述固定螺栓上安装有扣件；所述固定螺栓和扣件配合对钢轨进行固定；所述钢轨的外侧面安装有若干第一安装座；所述钢轨的内侧面安装有若干第二安装座。
所述第一安装座上安装有第一距离传感器；所述第二安装座上安装有第二距离传感器；所述第二距离传感器感应两钢轨之间的横向距离；安装在钢轨上的所述第一距离传感器感应钢轨的垂向高度；安装在桥墩上的所述第一距离传感器感应桥墩的垂向高度。
进一步地，所述下支座板的上表面设有圆形凹槽；所述下支座板通过若干个第一固定栓固定在桥墩的上表面上。
所述上支座板的下表面设有圆台形凸起；所述上支座板通过若干第二固定栓固定在桥梁的底面上。
所述圆台形凸起与圆形凹槽配合；所述圆台形凸起与圆形凹槽之间的空隙中填充有橡胶垫圈。
进一步地，所述固定座的上表面与桥墩下表面之间安装有若干液压杆；所述液压杆驱动桥墩上下移动。
进一步地，两所述限位板的相对面均设有限位导槽；所述限位导槽与桥墩的侧面配合；所述液压杆驱动桥墩沿限位导槽上下移动。
进一步地，所述钢轨的横截面为“工”字形；所述钢轨的顶板的下表面两侧均并排设有若干第二固定螺柱。
进一步地，所述第一安装座为“Z”字形结构。
所述第一安装座的一端下表面设有第一安装孔；所述第一安装座的另一端侧面设有第一安装槽。
所述第一安装孔和第一固定螺柱/第二固定螺柱配合；所述第一安装座通过一螺母固定在第一固定螺柱/第二固定螺柱上。
所述第一距离传感器设置在第一安装块的底面上；所述第一安装块与第一安装槽配合；所述第一安装块通过两个第一紧固栓固定在第一安装槽中；所述第一距离传感器的数据传输线设置在第一安装块的侧面上。
进一步地，所述第二安装座为“C”字形结构。
所述第二安装座的上表面设有第二安装孔；所述第二安装座下端一侧面设有第二安装槽。
所述第二安装孔与钢轨内侧的第二固定螺柱配合；所述第二安装座通过一螺母固定在第二固定螺柱上。
所述第二距离传感器设置在第二安装块的侧面上；所述第二安装块安装在第二安装槽内；所述第二安装块通过两个第二紧固栓固定在第二安装槽中。
进一步地，所述固定座通过若干个螺栓固定在地面上。
进一步地，所述液压杆由一控制器进行控制伸缩，所述第一距离传感器和第二距离传感器感应的数据信息均传输到计算机中。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在桥墩的底部设置液压杆控制桥墩的高度变化，通过设置在桥墩两侧的第一距离传感器可以监测桥墩的高度变化数据；并通过设置在钢轨上的第一距离传感器和第二距离传感器感应钢轨的横向间距和纵向高度的变化，从而可以得到列车通过时钢轨的横向变形和纵向变形数据；从而实现对桥墩变形与无砟轨道几何形位变化关系的数据分析。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台的结构示意图；
图2为基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台的结构左视图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为图2中B出的局部放大图；
图5为基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台的结构示意图；
图6为桥墩的结构示意图；
图7为图6中C处的局部放大图；
图8为安装有液压杆的桥墩的结构示意图；
图9为安装有液压杆的桥墩的结构左视图；
图10为梁体的结构示意图；
图11为图10中D处的局部放大图；
图12为钢轨的结构左视图；
图13为第一安装座和第一距离传感器的结构示意图；
图14为第二安装座和第二距离传感器的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-桥墩，2-梁体，3-无砟轨道板，4-钢轨，5-第一安装座，6-第二安装座，7-第一距离传感器，8-第二距离传感器，9-螺母，101-下支座板，102-圆形凹槽，103-第一固定栓，104-第一固定螺柱，105-固定座，106-纤维板，107-液压杆，201-上支座板，202-圆台形凸起，203-第二固定栓，301-钢轨安装座，302-钢轨安装槽，303-固定螺栓，304-扣件，401-第二固定螺柱，501-第一安装孔，502-第一安装槽，601-第二安装孔，602-第二安装槽，701-第一安装块，702-第一紧固栓，703-数据传输线，801-第二安装块，802-第二紧固栓。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-14所示，本发明为一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，包括桥墩1和梁体2，若干个桥墩1和梁体2拼接在一起组成桥梁；桥墩1设置在两梁体2的连接处中间。
梁体2的上表面铺设有两排无砟轨道板3构成两组轨道的安装底座；两排无砟轨道板3并排设置；无砟轨道板3的上表面设有两排钢轨安装座301；两排钢轨安装座301并排设置；钢轨安装座301的上表面中间设有钢轨安装槽302；钢轨安装槽302中安装有钢轨4；两排无缝轨道4构成列车轨道；钢轨安装座301的上表面两侧分别安装有固定螺栓303；固定螺栓303上安装有扣件304；固定螺栓303和扣件304配合对钢轨4进行固定。
钢轨4的外侧面安装有若干第一安装座5；钢轨4的内侧面安装安装有若干第二安装座6；第一安装座5上安装有第一距离传感器7；第二安装座6上安装有第二距离传感器8；第二距离传感器8感应两钢轨4之间的横向距离；安装在钢轨4上的第一距离传感器7感应钢轨4的垂向高度；安装在桥墩1上的第一距离传感器7感应桥墩1的垂向高度。
其中，如图6-9所示，桥墩1的上方设有安装板；安装版的上表面并排设有若干个下支座板101；下支座板101的上表面设有圆形凹槽102；下支座板101通过若干个第一固定栓103固定在桥墩1的上表面上。
安装板的两端下表面均并排设有若干第一固定螺柱104；第一固定螺柱104上安装有第一安装座5；固定在桥墩1上的第一安装座5上安装的第一距离传感器7感应桥墩1的垂向高度变化。
桥墩1的下端安装在固定座105上；固定座105通过若干个螺栓固定在地面上；固定座105的上表面两侧分别设有限位板106；固定座105的上表面与桥墩1下表面之间安装有若干液压杆107；液压杆107由一控制器进行控制伸缩，液压杆107驱动桥墩1上下移动；两限位板106的相对面均设有限位导槽；限位导槽与桥墩1的侧面配合；液压杆107驱动桥墩1沿限位导槽上下移动。
其中如图10-11所示，梁体2的下表面两侧均安装有两个上支座板201；上支座板201的下表面设有圆台形凸起202；上支座板201通过若干第二固定栓203固定在桥梁2的底面上；上支座板201与下支座板101配合；圆台形凸起202与圆形凹槽102配合；圆台形凸起202与圆形凹槽102之间的空隙中填充有橡胶垫圈。
其中如图12所示，钢轨4的横截面为“工”字形；钢轨4的顶板的下表面两侧均并排设有若干第二固定螺柱401；所示钢轨4的下端固定在钢轨安装槽302中。
其中，如图13所示，第一安装座5为“Z”字形结构；第一安装座5的一端下表面设有第一安装孔501；第一安装座5的另一端侧面设有第一安装槽502；第一安装孔501和第一固定螺柱104/第二固定螺柱401配合；第一安装座5通过一螺母9固定在第一固定螺柱104/第二固定螺柱401上；第一距离传感器7设置在第一安装块701的底面上；第一安装块701与第一安装槽502配合；第一安装块701通过两个第一紧固栓702固定在第一安装槽502中；第一距离传感器7的数据传输线设置703在第一安装块701的侧面上。
其中如图14所示，第二安装座6为“C”字形结构；第二安装座6的上表面设有第二安装孔601；第二安装座6下端一侧面设有第二安装槽602；第二安装孔601与钢轨4内侧的第二固定螺柱401配合；第二安装座6通过一螺母9固定在第二固定螺柱401上；第二距离传感器8设置在第二安装块801的侧面上；第二安装块801安装在第二安装槽602内；第二安装块801通过两个第二紧固栓802固定在第二安装槽602中。
其中，第一距离传感器7和第二距离传感器8感应的数据信息均传输到计算机中。
实施例一：本实施为一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台的试验方法：控制不同长度的列车模型依次从安装好的桥梁上通过，然后将第一距离传感器7和第二距离传感器8感应的钢轨横向变形数据和纵向变形数据以及桥墩的垂向变形数据传输至电脑，并对数据进行分析从而得到桥墩变形与无砟轨道几何形位变化的关系。
实施例二：本实施为一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台的试验方法：将桥梁安装好之后，然后控制桥梁中的液压杆107驱动桥墩1依次伸缩至不同的距离，依次采集第一距离传感器7和第二距离传感器8感应的钢轨横向变形数据和纵向变形数据，得到若干组不同的数据，并对数据进行分析从而得到桥墩变形与无砟轨道几何形位变化的关系。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，包括桥墩(1)和梁体(2)，其特征在于：若干个桥墩(1)和梁体(2)拼接在起组成桥梁；所述桥墩(1)设置在两梁体(2)的连接处中间。
所述桥墩(1)的上方设有安装板；所述安装版的上表面并排设有若干个下支座板(101)；所述安装板的两端下表面均并排设有若干第一固定螺柱(104)；所述第一固定螺柱(104)上安装有第一安装座(5)。
所述桥墩(1)的下端安装在固定座(105)上；所述固定座(105)的上表面两侧分别设有限位板(106)。
所述梁体(2)的上表面铺设有两排无砟轨道板(3)构成两组轨道的安装底座；两排所述无砟轨道板(3)并排设置；所述梁体(2)的下表面两侧均安装有两个上支座板(201)；所述上支座板(201)与下支座板(101)配合。
所述无砟轨道板(3)的上表面设有两排钢轨安装座(301)；两排所述钢轨安装座(301)并排设置；所述钢轨安装座(301)的上表面中间设有钢轨安装槽(302)；所述钢轨安装槽(302)中安装有钢轨(4)；两排无缝轨道(4)构成列车轨道；所述钢轨安装座(301)的上表面两侧分别安装有固定螺栓(303)；所述固定螺栓(303)上安装有扣件(304)；所述固定螺栓(303)和扣件(304)配合对钢轨(4)进行固定；所述钢轨(4)的外侧面安装有若干第一安装座(5)；所述钢轨(4)的内侧面安装安装有若干第二安装座(6)。
所述第一安装座(5)上安装有第一距离传感器(7)；所述第二安装座(6)上安装有第二距离传感器(8)；所述第二距离传感器(8)感应两钢轨(4)之间的横向距离；安装在钢轨(4)上的所述第一距离传感器(7)感应钢轨(4)的垂向高度；安装在桥墩(1)上的所述第一距离传感器(7)感应桥墩(1)的垂向高度。
2.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述下支座板(101)的上表面设有圆形凹槽(102)；所述下支座板(101)通过若干个第一固定栓(103)固定在桥墩(1)的上表面上。
所述上支座板(201)的下表面设有圆台形凸起(202)；所述上支座板(201)通过若干第二固定栓(203)固定在桥梁(2)的底面上。
所述圆台形凸起(202)与圆形凹槽(102)配合；所述圆台形凸起(202)与圆形凹槽(102)之间的空隙中填充有橡胶垫圈。
3.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述固定座(105)的上表面与桥墩(1)下表面之间安装有若干液压杆(107)；所述液压杆(107)驱动桥墩(1)上下移动。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，两所述限位板(106)的相对面均设有限位导槽；所述限位导槽与桥墩(1)的侧面配合；所述液压杆(107)驱动桥墩(1)沿限位导槽上下移动。
5.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述钢轨(4)的横截面为“工”字形；所述钢轨(4)的顶板的下表面两侧均并排设有若干第二固定螺柱(401)。
6.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述第一安装座(5)为“Z”字形结构。
所述第一安装座(5)的一端下表面设有第一安装孔(501)；所述第一安装座(5)的另一端侧面设有第一安装槽(502)。
所述第一安装孔(501)和第一固定螺柱(104)/第二固定螺柱(401)配合；所述第一安装座(5)通过螺母(9)固定在第一固定螺柱(104)/第二固定螺柱(401)上。
所述第一距离传感器(7)设置在第一安装块(701)的底面上；所述第一安装块(701)与第一安装槽(502)配合；所述第一安装块(701)通过两个第一紧固栓(702)固定在第一安装槽(502)中；所述第一距离传感器(7)的数据传输线(703)设置在第一安装块(701)的侧面上。
7.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述第二安装座(6)为“C”字形结构。
所述第二安装座(6)的上表面设有第二安装孔(601)；所述第二安装座(6)下端一侧面设有第二安装槽(602)。
所述第二安装孔(601)与钢轨(4)内侧的第二固定螺柱(401)配合；所述第二安装座(6)通过一螺母(9)固定在第二固定螺柱(401)上。
所述第二距离传感器(8)设置在第二安装块(801)的侧面上；所述第二安装块(801)安装在第二安装槽(602)内；所述第二安装块(801)通过两个第二紧固栓(802)固定在第二安装槽(602)中。
8.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述固定座(105)通过若干个螺栓固定在地面上。
9.根据权利要求1所述的一种基于桥墩变形的无砟轨道几何形位变化模拟试验台，其特征在于，所述液压杆(107)由控制器进行控制伸缩，所述第一距离传感器(7)和第二距离传感器(8)感应的数据信息均传输到计算机中。
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