[发明专利]路基脱空导致的无砟轨道竖向变形计算方法及监测系统

说明书

本发明公开了一种路基脱空导致的无砟轨道竖向变形计算方法及监测系统，计算方法包括S1获取所有测力装置的压力值；S2判断是否存在测力装置的压力值等于零；若是，进入步骤S3，否则返回步骤S1；S3将压力值等于零、且连续的测力装置划分为一段脱空区，根据每段脱空区测力装置的数量，计算每段脱空区的道床‑轨道组合梁长度；S4根据瑞利‑里兹法，构建挠曲线函数w(x)的计算模型；S5根据道床‑轨道组合梁的力学参数和道床‑轨道组合梁长度，计算挠曲线函数w(x)中的待定系数c₁和c₂；S6根据挠曲线函数w(x)的计算模型及待定系数c₁和c₂，绘制每段脱空区的挠曲线作为无砟轨道竖向变形。

技术领域

本发明涉及无砟轨道监测技术，具体涉及一种路基脱空导致的无砟轨道竖向变形计算方法及监测系统。

背景技术

近年来，随着轨道交通的快速发展，盾构隧道下穿既有铁路线路导致路基沉降的情形越来越普遍。高速铁路要求极高的轨道平顺性和稳定性，因此一般采用无砟轨道结构形式。无砟轨道对下部基础结构的变形十分敏感，当路基产生不均匀沉降时，路基以上各层结构在重力作用下产生跟随沉降，严重时路基脱空，轨道产生较大的竖向变形，严重影响列车运营安全。

针对路基脱空的检测问题，目前常见的脱空检测装置多用来检测路基某点处是否有脱空现象产生，以及该点处的路基沉降量。当地表产生沉降，轨道下方路基脱空时，已有的脱空检测方法难以检测出具体的脱空范围，例如脱空区沿轨道纵向的长度，以及脱空区各点处轨道的竖向变形。同时，根据传统的检测方法得到的变形数据，难以对路基上部轨道变形做出合理评价。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的路基脱空导致的无砟轨道竖向变形计算方法及监测系统解决了现有的监测方法不能对脱空区各点处轨道的竖向变形进行监测的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种路基脱空导致的无砟轨道竖向变形计算方法，其包括：

S1、获取埋于无砟轨道的待监测区域路基处所有测力装置的压力值；

S2、判断是否存在测力装置的压力值等于零；若是，进入步骤S3，否则返回步骤S1；

S3、将压力值等于零、且连续的测力装置划分为一段脱空区，根据每段脱空区测力装置的数量，计算每段脱空区的道床-轨道组合梁长度；

S4、获取根据瑞利-里兹法构建的挠曲线函数w(x)的计算模型：

w(x)＝c₁w₁(x)+c₂w₂(x)，w₁(x)＝x⁴-2lx³+l²x²，w₂(x)＝x⁶-3lx⁵+2l²x⁴+l³x³-l⁴x²

其中，l为道床-轨道组合梁长度；x为道床-轨道组合梁上任一点到梁端点的距离；w₁(x)、w₂(x)均为瑞利-里兹法中构造的多项式；c₁和c₂均为计算挠曲线函数w(x)的待定系数；

S5、根据道床-轨道组合梁的力学参数和道床-轨道组合梁长度，计算挠曲线函数w(x)中的待定系数c₁和c₂：