[发明专利]基于应力波的无砟轨道混凝土结构伤损检测方法

说明书

本发明涉及基于应力波的无砟轨道混凝土结构伤损检测方法，采用轨道板的应力波反射频谱曲线峰值识别层间伤损位置和伤损深度具体包括步骤：在轨道板上布置加速度传感器接收应力波时域信号，通过应力波反射的时域信号得出轨道板的频谱曲线；利用频谱曲线峰值计算应力波的传播深度，以确定伤损是否存在及具体深度。本发明利用应力波反射理论，结合轨道板频谱曲线峰值识别轨道板伤损有无及伤损深度，是一种无损检测方法，试验操作简便，检测结果直观明了，不仅能识别伤损的有无，而且还能准确的定位伤损的深度。

技术领域

本发明涉及铁路轨道技术领域，具体涉及一种基于应力波的无砟轨道混凝土结构伤损检测方法。

背景技术

目前，我国无砟轨道运营里程约3.5万公里，居世界第一。无砟轨道结构主要有CRTS I型双块式、CRTS I型板式、CRTSⅢ型板式无砟轨道等，无砟轨道结构暴露在大气环境中，承受雨水、环境温度及列车荷载的不断考验，随着运营时间的增加，其结构出现不同程度的伤损。

无砟轨道混凝土结构系统是大型混凝土结构，又是典型的层状结构，不同的无砟轨道结构有单元板和纵连板之分，其伤损大多数存在于轨道板内部、道床板内部及轨道板(道床板)与底座板之间，用肉眼不易直接观察到。目前，检测混凝土伤损的方法有回弹仪检测、红外线热成像、探地雷达等。回弹仪检测一般测试结构物表层强度，对较深结构的强度无法测得；红外热成像的检测环境对检测结果影响较大，使得难以测得裂缝、空洞等微小伤损。探地雷达是利用电磁波原理，但无砟轨道道床板或轨道板中密布钢筋，钢筋对电磁波的反射势必影响伤损检测的准确性，上述方法不适宜于无砟轨道结构的伤损检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于应力波的无砟轨道混凝土结构伤损检测方法，基于应力波反射理论，用轨道板的频谱曲线峰值识别伤损位置及深度，能识别CRTS I型板式无砟轨道层间脱空、CRTS II型板式无砟轨道层间脱空及CRTS I型双块式无砟轨道层间离缝伤损及轨道板空洞伤损。

本发明所采用的技术方案为：

基于应力波的无砟轨道混凝土结构伤损检测方法，其特征在于：

所述方法根据布置于轨道板上加速度传感器获取的应力波时域信号，求得应力波反射频谱曲线，根据频谱曲线峰值，通过频率与应力波的关系反算应力波反射面深度；若与轨道板等厚，即轨道板中无损伤；若反射面深度小于轨道板厚度，则判定轨道板中存在伤损，且可计算出伤损的具体深度。

所述方法包括以下步骤：

步骤一：在轨道板上布置加速度传感器，通过力锤敲击产生应力波，加速度传感器接收时域信号，根据应力波反射的时域信号得出轨道板的频谱曲线；

步骤二：利用频谱曲线峰值计算应力波的传播深度，以确定伤损是否存在及具体深度。

应力波反射的时域信号是通过布置于轨道板表面的加速度传感器获取，加速度传感器在轨道板纵横向按0.2m间距布置。

步骤一中，轨道板时域信号通过傅里叶变换转换成频谱曲线。

步骤二中，根据频谱曲线峰值采用下式计算应力波的反射深度，应力波反射面深度若与轨道板等厚，即轨道板中无损伤；若反射面深度小于轨道板厚度，则判定轨道板中存在伤损：

其中：

f-轨道板频谱曲线峰值；

C_pp-应力波通过板厚度方向的传播波速；

D-反射深度，即反射面到测试面的距离；测试面为轨道板表面；反射面为不同材质或空气与混凝土的边界面。