CN118758787B - 一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法，基于落锤试验方式搭建了动态冲击性能试验设备，设备包括：主机框架、落锤系统、监测系统、中控系统和防护系统；并基于能量耗散原理提供了动态冲击性能评价方法。通过该设备便于对铁路混凝土动态冲击性能进行试验，利用峰值荷载、环向变形等多种参数，对混凝土动态冲击状态进行判定，保证了动态性能试验的准确性。本发明试验过程自动化程度高、试验状态判定结果准确，可实现普速铁路、高速铁路、重载铁路等结构混凝土的动态性能试验，对其动态冲击性能进行安全快速准确评价；也可对其他混凝土冲击性能进行试验及评价。

Description

一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法

技术领域

本发明涉及铁路混凝土性能试验技术领域，特别涉及一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法。

背景技术

普速铁路、高速铁路、重载铁路等铁路混凝土结构服役期间除抗压、抗弯等静态性能外，有时还要承受周期性的冲击荷载。在冲击荷载的反复作用下，铁路混凝土结构易出现突然开裂损坏的现象。因此，需要对铁路混凝土动态冲击性能进行实验和评价。

目前，根据冲击过程应变率的不同，目前冲击试验方案主要有：夏比摆锤冲击试验、持续应力-应变试验、轻气炮试验、分离式霍普金森压杆试验(SHPB)、爆炸试验等；然而，现有试验方案主要是应用于纤维混凝土试验，对铁路混凝土动态性能检测及其损伤过程评价的研究较少；现有试验方案不适用于铁路混凝土，试验参数缺乏针对性，通过简单的冲击寿命无法准确评价铁路混凝土动态损伤过程及其动态性能，试验制度与承受冲击荷载的铁路混凝土差异较大，无法准确反映铁路混凝土动态性能演化过程与损伤机理；另外，现有方法主要通过人工观察确定试件状态，难以对材料动态性能进行精确评价。

因此，如何实现铁路混凝土的动态冲击性能的安全快速准确评价，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供至少解决上述部分技术问题的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法，便于实现对普速铁路、高速铁路、重载铁路等铁路混凝土进行动态冲击性能实验，同时便于实现铁路混凝土动态冲击性能的快速准确评价，提高了工作效率及安全性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，该试验设备采用落锤试验方式对铁路混凝土试件进行动态冲击性能试验，包括：主机框架、落锤系统、监测系统和中控系统，其中：

所述主机框架包括：通过螺栓紧固连接的上顶板、立柱、框架和底座，用于为所述落锤系统提供支撑；

所述落锤系统包括：提升电机、提升装置、抓钩、锤头、移动装置和移动横梁，其中：所述提升电机通过中控系统的设置，控制所述提升装置的高度，并通过移动装置控制所述移动横梁的高度；所述抓钩安装于提升装置下端，用于抓持及释放所述锤头；所述移动横梁用于承载固定铁路混凝土试件，并且所述移动横梁上安装有夹持装置，用于固定铁路混凝土试件；

所述监测系统包括：压电动态力传感器和引伸计，其中：所述压电动态力传感器安装于锤头前端，所述引伸计的测量端缠绕布置在铁路混凝土试件表面，分别用于监测获取每次冲击时铁路混凝土试件的冲击荷载变化数据与环向位移数据，并将获取的数据发送至中控系统进行计算处理；

所述中控系统包括：光电测位器和控制终端，其中：所述光电测位器用于检测移动横梁的高度位置；所述控制终端用于调控试验过程中提升装置和移动横梁的高度位置，并根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，基于计算获取的所述冲击韧性指数对铁路混凝土动态冲击性能进行评价判定。

优选的，所述控制终端根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，其计算公式为：

式中，C为动态冲击韧性指数，E_nt为单次冲击过程中的韧性耗能能量，F为冲击过程中的荷载，t₁为单次冲击中峰值荷载时间，t₂为冲击作用结束时间，s为冲击过程中的变形，N为动态冲击寿命次数，E为N次落锤冲击后混凝土试件吸收的总能量；m为落锤质量；g为重力加速度；h为落锤高度。

优选的，利用该设备对铁路混凝土试件进行动态冲击性能试验时，当铁路混凝土试件出现下列情况之一时，则判定铁路混凝土试件已达到破坏状态并停止试验：

(1)铁路混凝土试件发生开裂、掉块；

(2)铁路混凝土试件荷载衰减达到预设倍数的峰值荷载；

(3)铁路混凝土试件的环向位移达到预设值。

优选的，所述引伸计为多组，引伸计的测量精度小于0.02mm，最大采样频率小于500kHz。

优选的，试验中所采用的铁路混凝土试件由试模成型或由铁路现场钻芯获得；每组冲击试验试件数量不小于6块。

优选的，该设备还包括：防护系统，所述防护系统由防护框架与亚克力玻璃构成，用于使设备在试验过程处于全封闭状态；所述防护框架上安装有防护门，所述防护门设有门限位开关。

第二方面，本发明还提供一种铁路混凝土动态冲击性能评价方法，应用于上述的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，对铁路混凝土试件进行动态冲击性能实验，根据实验结果对其动态冲击性能进行评价判定，该方法包括：

步骤1：通过中控系统对设备进行调试；

步骤2：在铁路混凝土试件表面标记出圆心并置于移动横梁上，缠绕布置引伸计；并通过夹持装置固定铁路混凝土试件试件；

步骤3：使铁路混凝土试件落锤系统试件圆心应与锤头对中重合；

步骤4：设置动态冲击性能试验参数；

步骤5：启动落锤系统，进行动态冲击性能试验，通过监测系统采集冲击试验数据；

步骤6：对铁路混凝土试件表面的混凝土碎屑进行清洁；

步骤7：当达到破坏状态后停止试验，并以混凝土经历的动态冲击次数来表示铁路混凝土的动态冲击寿命；

步骤8：控制终端基于所采集的试验数据获取混凝土能量传递相关数据，并根据冲击能量计算混凝土的冲击韧性指数，基于计算的所述冲击韧性指数对铁路混凝土动态冲击性能进行评价判定。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：

1.本发明提供了一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法，试验设备结构简单合理，便于实现对普速铁路、高速铁路、重载铁路等铁路混凝土进行动态冲击性能实验，可以对铁路混凝土动态冲击性能的快速准确评价，同时也提高了工作效率。

2.本发明提供的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，通过压电动态力传感器和引伸计监测获取每次冲击时铁路混凝土试件的冲击荷载变化数据与环向位移数据，试验过程数据丰富；且试验设备操作简便，兼顾试验的准确性与操作安全性。

3.本发明中采用多种参数对混凝土动态冲击状态进行判定，在试验结束后即可根据相关参数准确得出混凝土动态性能演化特点，与传统方法相比，具有判定速度快、自动化程度高、结果准确等优势。本发明选择能更准确反映混凝土性能变化的能量耗散为切入点，提出了利用冲击韧性对铁路混凝土动态冲击性能进行评价的方法，在荷载、变形等参数的基础上，更全面地反映了混凝土性能劣化的机理，实现了真正意义上的铁路混凝土动态性能准确评价。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例提供的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备结构示意图。

图2为本发明实施例提供的引伸计在混凝土侧面的缠绕方式示意图。

其中，1-上顶板；2-提升电机；3-立柱；4-提升装置；5-锤头；6-压电动态力传感器；7-引伸计；8-夹持装置；9-移动横梁；10-框架；11-底座；12-移动装置；13-光电测位器；14-抓钩；15-中控计算机；16-电控箱。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

首先对本发明的涉及的工作原理进行介绍：

落锤冲击荷载的作用下，施加给铁路混凝土试件的能量全部转化为了弹性应变能，而混凝土断裂时的断裂能、动能等均由弹性应变能转化而来，主要经历三个阶段的转化与传播：

1)能量首先转化为可逆的弹性应变能，且随着冲击持续时间的增加而不断增加；

2)当混凝土加载至一定幅度时，混凝土内部部分微裂纹发生扩展和贯通，使部分储存弹性应变能转化为表面能；

3)随着裂缝的继续扩展，当弹性应变能达到储存极限后，弹性应变能表现为释放，转化为混凝土的动能、表面能以及摩擦热能等能量。

通过荷载—位移曲线分析可知，混凝土韧性吸能对应能量传递的第2和第3阶段，积分后的面积即为其韧性吸能。韧性吸能能力越强，混凝土发生突然脆性破坏的可能性越低。

参见图1所示，为实现普速铁路、高速铁路、重载铁路等铁路混凝土的动态冲击性能的安全快速准确评价，本发明实施例提供了一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，该设备采用落锤试验方式对铁路混凝土试件进行动态冲击性能试验，该设备包括：主机框架、落锤系统、监测系统和中控系统，其中：

主机框架包括：通过螺栓紧固连接的上顶板1、立柱3、框架10和底座11，各部件由螺栓紧固连接，冲击过程中的结构稳定，用于为落锤系统提供支撑；优选的框架10采用铝合金制作，轻便坚固。

落锤系统包括：提升电机2、提升装置4、抓钩14、锤头5、移动装置12和移动横梁9，其中：提升电机2通过中控系统的设置，控制提升装置4的高度，并通过移动装置12控制移动横梁9的高度；抓钩14安装于提升装置4下端，用于抓持及释放锤头5；移动横梁9上安装有夹持装置8，用于承载及固定铁路混凝土试件。通过上述部件可精确实现包括：精准提锤、连续冲击等的全自动化过程，也能通过夹持装置8避免二次冲击减少试验误差。

监测系统包括：压电动态力传感器6和引伸计7，压电动态力传感器6安装于锤头5前端，引伸计7的测量端缠绕布置在铁路混凝土试件表面，使用时测量端布置好后通过螺钉将引伸计7的固定端固定于移动横梁9上；压电动态力传感器6和引伸计7分别用于监测获取每次冲击时铁路混凝土试件的冲击荷载变化数据与环向位移数据，并将获取的数据发送至中控系统进行计算处理，进而实现对铁路混凝土状态的精确评估。

中控系统包括：光电测位器13和控制终端，用于全程调控试验过程，并根据试验过程的数据计算出混凝土状态与能量吸收与耗散情况；其中，光电测位器13用于检测移动横梁的高度位置；控制终端包括中控计算机15和电控箱16，电控箱16用于调控试验过程中提升装置4和移动横梁9的高度位置，中控计算机15用于根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，基于冲击韧性指数对铁路混凝土动态冲击性能进行评价判定。

在一个具体实施例中，控制终端根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，其计算过程包括：

根据冲击过程中的荷载—位移曲线，建立基于能量传递与耗散特征的冲击韧性评价模型，混凝土吸收的冲击性能总能量应按照式(1)进行计算：

E＝Nmgh(1)

式中：N为动态冲击寿命(次)，E为N次落锤冲击后混凝土试件吸收的总能量(J)；m为落锤质量(kg)；g为重力加速度(km/s²)；h为落锤高度(mm)；

单次冲击的韧性耗能能量可根据式(2)进行计算：

式中：s为冲击过程中的变形(mm)；F为冲击过程中的荷载(kN)；En_t为单次冲击过程中的韧性耗能能量(J)；t₁，t₂为单次冲击荷载—位移曲线中峰值荷载时间与冲击作用结束时间(μs)；

动态冲击韧性指数可根据式(3)进行计算：

式中：C为动态冲击韧性指数；

在本实施例中，荷载—位移曲线、动态冲击韧性指数C可由中控计算机15自动计算得出，对此不再赘述。

在本实施例中，可选的，当试件表面出现粉化且粉化深度超过5mm的情况时，判定此次试验数据无效；试验中所采集的峰值荷载Fma_x与冲击寿命N的最大值或最小值与平均值的差超过30％时，以剩余5个结果的算术平均值为结果，峰值荷载Fma_x精确至0.1kN，冲击寿命N精确至1次；以若剩余结果中仍有测定值大于5个结果的算术平均值的±30％时，则继续剔除这个测定值，以剩余4个结果的算术平均值为结果；每组冲击试验的有效试验数据不应少于4组，当4个测定值中再有超过该组算术平均值的±30％时，则此组结果作废。

在本实施例中，当动态冲击性能试验出现下列情况之一时可判定铁路混凝土试件已经达到破坏状态并停止试验：

(1)试件发生明显开裂、掉块时；

(2)试件荷载衰减达到0.4倍峰值荷载(0.4F_max)时；

(3)试件破坏时环向变形δ达到预设值时；

在本实施例中，试件开裂、掉块状态可由观察得到；峰值荷载F_max可由放置于锤头的压电动态力传感器进行测量，测试数据显示在中控计算机上，测试时的荷载量程应不小于100kN，测量精度不应大于0.01kN，最大采样频率不应小于2MHz；环向变形δ可由缠绕在试件侧面的两组引伸计进行测量，缠绕方式参见图2所示；测量结果为两组引伸计的平均值，引伸计测量精度不应大于0.02mm，最大采样频率不应小于500kHz，并根据试验制度不同，规定混凝土破坏时的环向变形δ预设值。

在本实施例中，冲击试验中所采用的铁路混凝土试件可以由试模成型，或者由现场钻芯得到，其直径范围为100mm～200mm，试件高度为50mm～100mm，试件高于直径的比为1:2；每组冲击试验试件数量应不少于6块。

作为本实例的进一步改进，该设备还包括：由防护框架与亚克力玻璃构成的防护系统，用于使设备在试验过程处于全封闭状态；优选的防护框架采用铝制，防护框架上安装有防护门，防护门上优选的设有门限位开关，以防止冲击造成的混凝土试件碎块飞溅，提升试验安全性。

进一步地，基于上述的铁路混凝土动态冲击性能试验设备，本发明实施例还提供了一种铁路混凝土动态冲击性能评价方法，该方法实施时主要包括以下操作步骤：

步骤1：开启动态冲击性能试验设备，在电控箱上进行设备调试，设置移动横梁上升下降50mm，锤体提升下降1500mm，循环操作3次；

步骤2：在混凝土试件表面标记出圆心并置于移动横梁上，缠绕布置引伸计，引伸计拉紧后通过螺钉将引伸计固定于移动横梁上，之后通过夹持装置固定试件；

步骤3：对铁路混凝土进行对中，试件圆心应与锤头重合，当第一次对中完成后放下锤头与试件接触进行二次对中；

步骤4：设置动态冲击性能试验参数，包括冲击模式、冲击次数、落锤高度、锤体质量等，落锤高度为300mm～1500mm，落锤质量通过砝码调节，其范围在5kg～15kg，最大冲击能量不应小于200J；

步骤5：进行动态冲击性能试验，采集冲击试验数据；

步骤6：当采用单次冲击模式时，观察试件表面情况，当表面有混凝土碎屑时采用吸尘器进行清洁；当采用循环冲击模式时，优选的每冲击5次采用吸尘器进行清洁；

步骤7：冲击过程中动态荷载与动态变形情况由监测系统收集并通过中控系统记录结果，当达到破坏状态后停止试验，并以混凝土经历的动态冲击次数来表示铁路混凝土的动态冲击寿命N；

步骤8：根据所采集的试验数据得出混凝土能量传递情况，并根据冲击能量计算混凝土的冲击韧性，基于冲击韧性数值对铁路混凝土动态冲击性能进行评价判定。

进一步地，下面以具体实施例对本发明的设备及方法进行详细的介绍；

在本实施例中，根据铁路混凝土的实际服役情况制定冲击试验制度，将冲击试验制度按照普速铁路、高速铁路和重载铁路进行划分，并根据试验制度不同设定环向变形δ的预设值：

(1)普速铁路：落锤高度300mm～500mm，落锤质量5kg，环向变形δ为0.80mm；

(2)高速铁路：落锤高度500mm，落锤质量5kg，环向变形δ为1.00mm；

(3)重载铁路：落锤高度500mm～750mm，落锤质量6kg，环向变形δ为1.10mm。

进一步地，在本实施例中，可选的根据普速铁路、高速铁路和重载铁路的铁路混凝土服役性能需求，本发明基于动态冲击韧性指数C对铁路混凝土动态冲击性能进行了划分：具体划分结果可参见表1所示：

表1铁路混凝土动态冲击性能划分

普速铁路	0.55	0.5	0.45
				高速铁路	0.6	0.55	0.5
重载铁路	0.65	0.6	0.55

实施例1：

本实施例具体实施过程如下：

(1)开启动态冲击性能试验机，在电控箱上进行设备调试，采用普速铁路试验参数，设置移动横梁上升下降50mm，锤体提升下降1500mm，循环操作3次；

(2)完成试件对心和固定，将引伸计缠绕在混凝土侧面，选择强度等级为C40、直径为150mm、高为75mm的混凝土试件；

(3)设置动态冲击性能试验参数，采用普速铁路试验参数，具体为循环冲击模式、落锤高度为500mm、锤体质量为5kg；

(4)开启动态冲击性能试验设备，采集冲击试验数据，每循环冲击5次采用吸尘器进行清洁；

(5)冲击过程中动态荷载与动态变形情况由监测系统收集并通过中控系统记录结果，6次冲击试验结果均有效，平均峰值荷载为36.0kN，未出现断裂掉块，荷载下降到20.3kN，环向位移δ＝0.72mm，判定为试件达到破坏状态停止试验，平均动态冲击寿命N＝31次；

(6)根据所采集的试验数据得出混凝土能量传递情况，并根据冲击能量计算混凝土的冲击韧性。混凝土吸收的冲击总能量为：

E＝Nmgh31×5×9.8×500＝759500J

进行动态冲击韧性指数计算：

基于划分的普速铁路动态冲击性能要求对该铁路混凝土进行评价，发现该铁路混凝土冲击韧性达到了Ⅰ级需求。

实施例2：

本实施例具体实施过程如下：

(1)开启动态冲击性能试验机，在电控箱上进行设备调试，采用普速铁路试验参数，设置移动横梁上升下降50mm，锤体提升下降1500mm，循环操作3次；

(2)完成试件对心和固定，将引伸计缠绕在混凝土侧面，选择强度等级为C60、直径为150mm、高为75mm的混凝土试件；

(3)设置动态冲击性能试验参数，采用重载铁路试验参数，具体为循环冲击模式、落锤高度为750mm、锤体质量为6kg；

(4)开启动态冲击性能试验设备，采集冲击试验数据，每循环冲击5次采用吸尘器进行清洁；

(5)冲击过程中动态荷载与动态变形情况由监测系统收集并通过中控系统记录结果，6次冲击试验结果均有效，平均峰值荷载为53.4kN，未出现断裂掉块，荷载下降到35.1kN，环向位移δ＝1.12mm，判定为试件达到破坏状态停止试验，平均动态冲击寿命N＝42次；

(6)根据所采集的试验数据得出混凝土能量传递情况，并根据冲击能量计算混凝土的冲击韧性。混凝土吸收的冲击总能量为：

E＝Nmgh42×6×9.8×750＝1.8522×10J

动态冲击韧性指数可根据式(3)进行计算：

基于划分的重载铁路动态冲击性能要求对该铁路混凝土进行评价，发现该混凝土冲击韧性达到了Ⅱ级需求。

对比实施例1与实施例2两种铁路混凝土的冲击韧性，发现虽然C60混凝土强度等级较高，吸收总能量较多，但其冲击韧性比C40略有降低，说明该C60混凝土在冲击荷载的作用下发生脆性破坏的可能性较大。同时可以得出，该C60混凝土在重载列车作用下其冲击韧性还有待进一步提升。

由上述的实施例描述可知，本发明提供的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备及评价方法，具有以下有益效果：

1.利用本发明便于实现对普速铁路、高速铁路、重载铁路等铁路混凝土进行动态冲击性能实验，同时便于实现铁路混凝土动态冲击性能的快速准确评价，提高了工作效率。

2.本发明提供的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，通过压电动态力传感器和引伸计监测获取每次冲击时铁路混凝土试件的冲击荷载变化数据与环向位移数据；试验过程数据丰富；且该设备操作简便，兼顾试验的准确性与操作安全性。

3.本发明中采用多种参数对混凝土动态冲击状态进行判定，在试验结束后即可根据相关参数准确得出混凝土动态性能演化特点，与传统方法相比，具有判定速度快、自动化程度高、结果准确等优势。并且，本发明中提出了针对不同铁路结构的混凝土动态性能试验制度，保证了动态性能试验的准确性。

4.本发明中选择能更准确反映混凝土性能变化的能量耗散为切入点，提出了利用冲击韧性对铁路混凝土动态冲击性能进行评价的方法，在荷载、变形等参数的基础上，更全面地反映了混凝土性能劣化的机理，实现了真正意义上的混凝土动态性能准确评价。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当注意的是，词语“包括”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，其特征在于，该试验设备采用落锤试验方式对铁路混凝土试件进行动态冲击性能试验，包括：主机框架、落锤系统、监测系统和中控系统，其中：

所述主机框架包括：通过螺栓紧固连接的上顶板、立柱、框架和底座，用于为所述落锤系统提供支撑；

所述落锤系统包括：提升电机、提升装置、抓钩、锤头、移动装置和移动横梁，其中：所述提升电机通过中控系统的设置，控制所述提升装置的高度，并通过移动装置控制所述移动横梁的高度；所述抓钩安装于提升装置下端，用于抓持及释放所述锤头；所述移动横梁用于承载固定铁路混凝土试件，并且所述移动横梁上安装有夹持装置，用于固定铁路混凝土试件；

所述监测系统包括：压电动态力传感器和引伸计，其中：所述压电动态力传感器安装于锤头前端，所述引伸计的测量端缠绕布置在铁路混凝土试件表面，分别用于监测获取每次冲击时铁路混凝土试件的冲击荷载变化数据与环向位移数据，并将获取的数据发送至中控系统进行计算处理；

所述中控系统包括：光电测位器和控制终端，其中：所述光电测位器用于检测移动横梁的高度位置；所述控制终端用于调控试验过程中提升装置和移动横梁的高度位置，并根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，基于计算获取的所述冲击韧性指数对铁路混凝土动态冲击性能进行评价判定；

所述控制终端根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，其计算公式为：

式中，C为动态冲击韧性指数，E_nt为单次冲击过程中的韧性耗能能量，F为冲击过程中的荷载，t₁为单次冲击中峰值荷载时间，t₂为冲击作用结束时间，s为冲击过程中的变形，N为动态冲击寿命次数，E为N次落锤冲击后混凝土试件吸收的总能量；m为落锤质量；g为重力加速度；h为落锤高度。

2.根据权利要求1所述的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，其特征在于，利用该设备对铁路混凝土试件进行动态冲击性能试验时，当铁路混凝土试件出现下列任一情况，则判定铁路混凝土试件已达到破坏状态并停止试验：

(1)铁路混凝土试件发生开裂、掉块；

(2)铁路混凝土试件荷载衰减达到预设倍数的峰值荷载；

(3)铁路混凝土试件的环向位移达到预设值。

3.根据权利要求1所述的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，其特征在于，所述引伸计为多组，引伸计的测量精度小于0.02mm，最大采样频率小于500kHz。

4.根据权利要求1所述的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，其特征在于，试验中所采用的铁路混凝土试件由试模成型或由铁路现场钻芯获得；每组冲击试验的铁路混凝土试件数量为多块。

5.根据权利要求1所述的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，其特征在于，该设备还包括：防护系统，所述防护系统由防护框架与亚克力玻璃构成，用于使设备在试验过程处于全封闭状态；所述防护框架上安装有防护门，所述防护门设有门限位开关。

6.一种铁路混凝土动态冲击性能评价方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的一种铁路混凝土动态冲击性能试验设备，对铁路混凝土试件进行动态冲击性能实验，根据实验结果对其动态冲击性能进行评价判定，该方法包括：

步骤1：通过中控系统对设备进行调试；

步骤2：在铁路混凝土试件表面标记出圆心并置于移动横梁上，缠绕布置引伸计；并通过夹持装置固定铁路混凝土试件；

步骤3：使铁路混凝土试件圆心与锤头对中重合；

步骤4：设置动态冲击性能试验参数；

步骤5：启动落锤系统，进行动态冲击性能试验，通过监测系统采集冲击试验数据；

步骤6：对铁路混凝土试件表面的混凝土碎屑进行清洁；

步骤7：当达到破坏状态后停止试验，并以混凝土经历的动态冲击次数来表示铁路混凝土的动态冲击寿命；

步骤8：控制终端基于所采集的试验数据获取混凝土能量传递相关数据，并根据冲击能量计算混凝土的冲击韧性指数，基于计算的所述冲击韧性指数对铁路混凝土动态冲击性能进行评价判定；

所述控制终端根据监测系统发送的数据计算获取铁路混凝土的冲击韧性指数，其计算公式为：

式中，C为动态冲击韧性指数，E_nt为单次冲击过程中的韧性耗能能量，F为冲击过程中的荷载，t₁为单次冲击中峰值荷载时间，t₂为冲击作用结束时间，s为冲击过程中的变形，N为动态冲击寿命次数，E为N次落锤冲击后混凝土试件吸收的总能量；m为落锤质量；g为重力加速度；h为落锤高度。