CN207300782U - 一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置 - Google Patents
一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置。一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，包括固定在工字钢支撑梁顶面的试件和作动器；所述作动器水平放置，其伸缩端连接无底钢箱，所述无底钢箱内填充有道砟，且作用在试件上；所述作动器的固定端固定在反力架上。本实用新型使道砟直接与柔性铺装层接触，并且保证道砟与铺装层间的接触应力与实际工程相等，最大限度地模拟了实际工程中铁路道砟对钢桥面柔性铺装层的水平向磨耗作用，准确反映了有砟铁路钢桥面柔性铺装层耐道砟磨耗性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置。
背景技术
铁路钢桥面的铺装防护体系通常采用混凝土铺装防护体系，但混凝土铺装防护体系一般自重较大，对钢桥面的变形协调性较差。借鉴公路桥面铺装方法，铁路钢桥面铺装开始采用自重及刚性相对较小的柔性铺装防护体系，如环氧沥青混凝土防护体系、浇筑式沥青混凝土防护体系等。与公路桥面上的汽车轮胎荷载不同，铁路桥面上的铺装层直接受道砟作用，道砟坚硬且尖锐，在长期往复荷载作用下，极易对铺装层产生不利影响。就道砟对铺装的作用可分为水平向作用，即道砟对铺装的磨耗；以及竖向作用，即道砟对铺装的刺穿疲劳作用。
对于公路路面，《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)通过粗集料磨耗试验(洛杉矶法)来确定粗集料的洛杉矶磨耗损失值，从而反映沥青路面的耐磨性、耐久性及抗车辙能力；《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)同时给出粗集料磨耗试验(道瑞试验)来评定公路路面表层所用粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。但《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)所规定的粗集料磨耗试验(洛杉矶法和道瑞试验)主要是用于评定公路路面铺装层在汽车轮胎荷载下的耐久性和耐磨耗性能。而道砟坚硬且尖锐，其对铺装层的水平向磨耗作用与汽车轮胎的撞击和摩擦作用有很大差异，用于公路路面铺装的粗集料磨耗试验并不能很好地评定柔性铺装层耐道砟磨耗的性能。
对于铁路钢桥面，柔性铺装防护体系的应用尚处于起步阶段，目前并没有行之有效的试验方法来验证有砟铁路钢桥面柔性铺装防护体系的耐磨耗性能。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，对有砟铁路钢桥柔性桥面铺装层耐道砟磨耗的试验方法提供了有效途径。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，包括固定在工字钢支撑梁顶面的试件和作动器；
所述作动器水平放置，其伸缩端连接无底钢箱，所述无底钢箱内填充有道砟，且作用在试件上；所述作动器的固定端固定在反力架上。
进一步的，所述作动器的外壳底部通过垫块固定在工字钢支撑梁的顶面，所述垫块上设有与作动器的外壳相配合的凹槽。
进一步的，所述试件包括钢板和铺设在所述钢板上的ER铺装层，且所述钢板的面积大于所述铺装层的面积；所述钢板的两端分别设有若干个螺栓孔，通过高强螺栓将所述钢板平铺固定在工字钢支撑梁的顶面。
进一步的，所述ER铺装层从上至下依次为冷拌树脂沥青混凝土、树脂沥青粘结层和环氧粘结碎石层。
进一步的，所述无底钢箱由四块壁板焊接而成，其相对的两块壁板底部伸出，与试件的铺装层配合形成卡槽，以使无底钢箱沿铺装层长度方向往复运动，且无底钢箱不会与铺装层上表面接触。
进一步的，所述无底钢箱与作动器伸缩端连接的壁板上设有若干个螺栓孔，通过若干根螺栓将所述无底钢箱连接在所述伸缩端上，且所述伸缩端与无底钢箱连接的每根螺栓上均安装有垫片式压力传感器。
进一步的，所述反力架由顶板、底板和两块壁板焊接而成，所述反力架内部还焊接有中间板和加劲板，所述中间板分别垂直连接顶板、底板和两块壁板，所述加劲板位于两块壁板中间且平行于两块壁板，所述加劲板连接顶板、底板和中间板，所述作动器的固定端固定在中间板上。
进一步的，所述反力架的底板上设有螺栓孔，通过高强螺栓将反力架固定在工字钢支撑梁的顶面。
进一步的，所述工字钢支撑梁的底部通过地锚固定于地面。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型的核心发明点主要是柔性铺装层试件的设计和试验加载装置的设计。本实用新型使道砟直接与柔性铺装层接触，并且保证道砟与铺装层间的接触应力与实际工程相等，最大限度地模拟了实际工程中铁路道砟对钢桥面柔性铺装层的水平向磨耗作用，准确反映了有砟铁路钢桥面柔性铺装层耐道砟磨耗性能。
附图说明
图1为本实用新型所述试验装置的结构示意图；
图2为本实用新型所述ER铺装层的结构示意图；
图3a为本实用新型所述试件的俯视图；
图3b为本实用新型所述试件的侧视图；
图4a为本实用新型所述无底钢箱的主视图；
图4b为本实用新型所述无底钢箱的俯视图；
图4c为本实用新型所述无底钢箱的侧视图；
图5a为本实用新型所述反力架的主视图；
图5b为本实用新型所述反力架的俯视图；
图5c为本实用新型所述反力架的侧视剖面图；
其中，1-作动器，2-工字钢支撑梁，3-无底钢箱，4-无底钢箱，5-铺装层，6-钢板，7-压力传感器，8-垫块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，如图1所示，包括固定在工字钢支撑梁2顶面的试件和作动器1；
所述作动器1水平放置，其伸缩端连接无底钢箱3，所述无底钢箱3内填充有道砟，且作用在试件上；所述作动器1的固定端固定在反力架4上。
所述作动器1的外壳底部通过垫块8固定在工字钢支撑梁2的顶面，所述垫块8上设有与作动器1的外壳相配合的凹槽。
所述试件包括钢板6和铺设在所述钢板6上的ER铺装层5。
所述ER铺装层5为“冷拌树脂沥青混凝土(RA)+树脂沥青粘结层+环氧粘结碎石层(EBCL)+钢桥面”的铁路桥面铺装形式，简称ER铺装，如图2所示。冷拌树脂沥青混凝土的厚度为30mm，树脂沥青粘结层的密度为0.4～0.6kg/m2，环氧粘结碎石层的密度为0.9～1.1kg/m2；钢桥面喷砂除锈，除锈等级为Sa2.5，粗糙度达到Rz80～100μm。
钢板6规格为720mm×570mm×20mm，铺装层5规格为470mm×356mm×33mm，将ER铺装层5铺设在钢板上制成试件。所述钢板6的两端分别设有4个螺栓孔，通过高强螺栓将所述钢板6平铺固定在工字钢支撑梁2的顶面，如图3a～3b所示。
所述无底钢箱3由四块壁板焊接而成，容积为360mm×300mm×537mm，壁厚40mm，其相对的两块壁板底部伸出35mm，与试件的铺装层5配合形成卡槽，以使无底钢箱3沿铺装层5长度方向往复运动，且无底钢箱3不会与铺装层5上表面接触，如图4a～4c所示。所述壁板均为钢板。
所述无底钢箱3与作动器1伸缩端连接的壁板上设有8个螺栓孔，通过8根螺栓将所述无底钢箱3连接在作动器的伸缩端上，且所述伸缩端与无底钢箱3连接的每根螺栓上均安装有垫片式压力传感器7。
所述反力架4由顶板、底板和两块壁板焊接而成，其规格为440mm×570mm×630mm，如图5a～5c所示。反力架主要作用为固定作动器，以保证为无底钢箱提供水平的往复作用力。所述反力架4内部还焊接有中间板和加劲板，所述中间板分别垂直连接顶板、底板和两块壁板，所述加劲板位于两块壁板中间且平行于两块壁板，所述加劲板连接顶板、底板和中间板。所述中间板上设有六个螺栓孔，所述作动器1的固定端通过螺栓固定在中间板上。所述反力架4的底板上设有螺栓孔，通过高强螺栓将反力架4固定在工字钢支撑梁2的顶面。
工字钢支撑梁长3240mm，宽1020mm，高940mm，其底部通过地锚固定于地面。工字钢支撑梁的主要作用是固定反力架和试件，并为上部试验结构提供统一的水平基准。
试验之前，首先将试件通过高强螺栓固定在工字钢支撑梁上，无底钢箱通过卡槽置于试件上，无底钢箱不与铺装层上表面接触，而是通过两侧卡槽作用于钢板上，且无底钢箱与钢板接触部分涂润滑脂。反力架通过高强螺栓固定在工字钢支撑梁上，作动器固定端与反力架相连，伸缩端与无底钢箱相连，且在伸缩端与无底钢箱相连的每根螺栓均安装垫片式压力传感器，用于测量作动器对无底钢箱的作用力。在无底钢箱内部填充道砟，道砟直接铺设在铺装层上，通过作动器带动无底钢箱沿卡槽往复滑动即可实现道砟对铺装层的摩擦作用。
试验考虑道砟厚度35cm，容重20kN/m3；采用III型有挡肩混凝土轨枕，轨枕按1667根/km计算；钢轨为60kg/m。若考虑轨枕及其上部的荷载按照45°角扩散经道砟传递至钢桥面板，则“钢轨+轨枕+道砟”实际作用在钢桥面板上的应力为8.31kPa，经换算无底钢箱内“道砟+配重”质量为89.79kg。试验之前，先在无底钢箱内填筑35cm厚道砟，然后在道砟上部放置配重，使“道砟+配重”总质量为89.79kg，以尽可能模拟实际工程中道砟与铺装层的接触情况。
本设计方法使道砟直接与柔性铺装层接触，并且保证道砟与铺装层间的接触应力与实际工程相等，最大限度地模拟了实际工程中铁路道砟对钢桥面柔性铺装层的水平向磨耗作用，准确反映了有砟铁路钢桥面柔性铺装层耐道砟磨耗性能。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，包括固定在工字钢支撑梁(2)顶面的试件和作动器(1)；
所述作动器(1)水平放置，其伸缩端连接无底钢箱(3)，所述无底钢箱(3)内填充有道砟，且作用在试件上；所述作动器(1)的固定端固定在反力架(4)上。
2.根据权利要求1所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述作动器(1)的外壳底部通过垫块(8)固定在工字钢支撑梁(2)的顶面，所述垫块(8)上设有与作动器(1)的外壳相配合的凹槽。
3.根据权利要求1所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述试件包括钢板(6)和铺设在所述钢板(6)上的ER铺装层(5)，且所述钢板(6)的面积大于所述铺装层(5)的面积；所述钢板(6)的两端分别设有若干个螺栓孔，通过高强螺栓将所述钢板(6)平铺固定在工字钢支撑梁(2)的顶面。
4.根据权利要求3所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述ER铺装层(5)从上至下依次为冷拌树脂沥青混凝土、树脂沥青粘结层和环氧粘结碎石层。
5.根据权利要求3所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述无底钢箱(3)由四块壁板焊接而成，其相对的两块壁板底部伸出，与试件的铺装层(5)配合形成卡槽，以使无底钢箱(3)沿铺装层(5)长度方向往复运动，且无底钢箱(3)不会与铺装层(5)上表面接触。
6.根据权利要求5所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述无底钢箱(3)与作动器(1)伸缩端连接的壁板上设有若干个螺栓孔，通过若干根螺栓将所述无底钢箱(3)连接在所述伸缩端上，且所述伸缩端与无底钢箱(3)连接的每根螺栓上均安装有垫片式压力传感器(7)。
7.根据权利要求1所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述反力架(4)由顶板、底板和两块壁板焊接而成，所述反力架(4)内部还焊接有中间板和加劲板，所述中间板分别垂直连接顶板、底板和两块壁板，所述加劲板位于两块壁板中间且平行于两块壁板，所述加劲板连接顶板、底板和中间板，所述作动器(1)的固定端固定在中间板上。
8.根据权利要求7所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述反力架(4)的底板上设有螺栓孔，通过高强螺栓将反力架(4)固定在工字钢支撑梁(2)的顶面。
9.根据权利要求1所述的有砟铁路钢桥柔性桥面铺装耐道砟磨耗试验装置，其特征在于，所述工字钢支撑梁(2)的底部通过地锚固定于地面。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108956353A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-07 | 西南交通大学 | 铁路道砟颗粒高频微动摩擦磨损试验测试装置 |
| CN109297698A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-01 | 中南大学 | 一种大型结构疲劳试验加载装置 |
| CN112630011A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-04-09 | 北京工业大学 | 一种可进行轴向往复加载的试验装置 |
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