[实用新型]一种动载与环境作用下轨道板与充填层粘结性能模拟装置

说明书

一种动载与环境作用下轨道板与充填层粘结性能模拟装置，用于模拟动载与环境耦合作用下CRTSⅢ型无砟轨道结构中轨道板与充填层之间粘结性能演变的测试装置，由环境箱、温度控制系统、动水控制系统、动载加载系统、数据采集系统组成，可以对“动载‑水”和“动载‑水‑低温”两种工况下的轨道板与充填层之间的粘结性能劣化进行模拟；可以模拟轨道板与充填层在服役过程中的实际环境工况，动载加载系统可以模拟高速列车作用的荷载值和作用力的频率，同时具有操作便捷且科学合理等特点，适用于实际服役条件下CRTSⅢ型板式无砟轨道结构中轨道板与充填层粘结性能劣化模拟测试，以及其他类似叠合结构的粘结性能劣化模拟测试。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟动载与环境耦合作用的测试装置，具体涉及一种动载与环境作用下轨道板与充填层粘结性能模拟装置。

背景技术

随着我国高速铁路的大规模发展和深入推进,高速铁路的建设已进入了一个全面发展、快速建设的新阶段；高速铁路在迅速发展的同时也带来了一些问题，例如混凝土底座开裂,轨道板开裂,板中隆起,板端翘曲,填充层剥离,碎裂等,严重影响了高速铁路运行的安全，对这些问题产生的条件和主要影响因素的研究具有重大的历史意义，不仅可以使无砟轨道结构的设计更加安全,合理,养护维修决策更加科学，对提高无砟轨道结构的服役寿命,改善结构的使用性能，保障行车安全,具有重要的社会意义。

目前我国新建的高速铁路均采用我国自主研发且具有完全知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构，CRTSⅢ型板式无砟轨道结构由混凝土支撑层、自密实混凝土填充层、预制轨道板以及扣件和钢轨组成，CRTSⅢ型板式无砟轨道结构设计要求充填层与轨道板能够有效粘结而形成复合板式结构共同受力；由于CRTSⅢ型无砟轨道结构服役时间较短，在荷载与环境共同作用下，轨道板与充填层之间粘结性能的演化规律目前尚不清楚，因此，如何真实有效的模拟动载与环境共同作用下轨道板与充填层之间粘结性能的演化是亟待解决的难题；中国专利CN102359931A公开了一种混凝土疲劳荷载与环境耦合试验装置，该装置主要考虑疲劳荷载与酸腐蚀作用对混凝土性能的影响；中国专利CN108613918A主要考虑疲劳荷载与海洋环境侵蚀作用对混凝土性能的影响；上述专利均未考虑温度因素，尤其是在低温作用对于混凝土性能的影响；中国专利CN109540708A提出一种混凝土在荷载与冻融作用耦合作用下的试验方法，该方法需先对混凝土进行加载，后进行冻融作用，该方法并未能够实现荷载与冻融作用的同时作用于混凝土；可见如何真实有效的模拟动载与环境共同作用下轨道板与充填层之间粘结性能的演化，特别是在低温环境条件下的轨道板与充填层之间的粘性粘结状态是当务之急。

发明内容

本实用新型提供了一种动载与环境作用下轨道板与充填层粘结性能模拟装置，由环境箱、温度控制系统、动水控制系统、动载加载系统、数据采集系统组成；所述环境箱为立方体箱体，内部为聚氨酯隔热层，外部为金属外壳；所述温度控制系统由液氮瓶、温度监测及控制装置组成，温度监测及控制装置包括温度传感器和液氮流量控制开关两部分，通过温度监测及控制装置对环境箱内环境温度进行调节；所述动水控制系统由进水管、水泵、水槽和出水管组成；所述动载加载系统由上加载头、试件盒、下加载头组成；所述上加载头底部和试件盒底面各布置两根直径为20mm的光滑圆钢棒，其中上加载头底部的两根光滑圆钢棒的间距为80mm，试件盒底面的两根光滑圆钢棒的间距为240mm；通过上加载头和试件盒底面的光滑圆钢棒实现对试件的弯拉荷载作用；所述试件盒为四个侧面和一个底面组成的长方形盒体；所述数据采集系统由光纤光栅应变片、多通道动态数据采集盒和计算机组成，通过数据采集系统对试件试验过程中的试件产生的应变数据情况进行采集与处理；所述的试件为双层叠合试件，将双层叠合试件放置在试件盒内，通过上加载头与下加载头对双层叠合试件施加恒定荷载，通过温度控系统和动水控制系统，控制试件的温度和水的环境工况；本实用新型测试采用的荷载工况为12Hz，环境工况为“动载-水”和“动载-水-低温”两种工况，上述工况的选择可真实反映轨道结构的荷载工况与环境工况，能够真实地获得轨道板与充填层之间粘结性能的演变规律；采用MTS伺服加载系统对试件施加频率为12Hz的动荷载，并通过光纤光栅应变片与多通道数据采集盒、计算机对试件产生的应变进行采集处理。

附图说明