[发明专利]铁路路基大周次加速加载物理模型试验装置的制备方法

摘要

本发明公开了一种铁路路基大周次加速加载物理模型试验装置的制备方法，该方法通过建设模型试验箱、高速铁路无砟轨道路基模型、监测系统及激励系统后，经过荷载分担比试验结果分析对装置进行调整并将连续钢轨截断为分段钢轨从而使得轨下结构受力状态更接近真实列车运行时的状态。通过激励系统中激振器的协同工作，使用数值模型计算得到的荷载时程结果作为输入荷载可以模拟真实列车不同速度的行驶状态。本发明所制备装置可用于短期及长期的交通基础设施长期动力性能试验研究。

主权项

1.一种铁路路基大周次加速加载物理模型试验装置的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤（1）：根据轮轨系统交通基础设施的几何特征和建造质量要求，在钢结构试验箱1中建造所需比尺的物理模型；步骤（2）：基于建造完成的物理模型，以轨道板（12）为基座，将千分表(26)安装于扣件系统(13)正上方的钢轨(14)上，每个扣件对应的位置处各安装一个千分表(26)；步骤（3）：在钢轨14表面放置一个分配梁(16)，在分配梁(16)表面中心位置处分级施加静力荷载，每级荷载增量50 kN，共进行3次加载和卸载循环，记录每级荷载作用下各个千分表(26)的读数，即扣件的压缩量，进而得到单个轮轴荷载作用下轨下各个扣件分担的荷载比例；步骤（4）：根据步骤3中得到的扣件荷载分担比通过计算来检验步骤1中所建造的物理模型中扣件数量及模型长度是否合理，根据结果分析来调整物理模型；步骤（5）：根据物理模型的几何特征和材料特性，建立车辆-轨道-轨下结构的耦合作用数值模型，通过K30、Evd、Ev2实验来确定模型轨下结构的刚度，从而确定数值模型的计算参数；步骤（6）：通过步骤4中的车辆-轨道-轨下结构的耦合作用数值模型，计算得到不同车型、不同运行速度下轨下扣件的荷载时程结果；步骤（7）：在与扣件对应处的钢轨(14)表面布置分配梁(16)，每对扣件处对应一个分配梁(16)，每个分配梁(16)表面中心处对应布置一个激振器(15)，激振器(15)的顶部通过高强螺栓与反力梁(25)相连；步骤（8）：将原本连续的钢轨(14)在相邻两个扣件之间的位置处切割为长度为50 cm的分段钢轨，各个分段钢轨依然通过扣件系统(13)与轨道板(12)相连；步骤（9）：各个激振器(15)之间存在由列车速度和相邻扣件间距决定的激振时间差为：在实际控制中，以相位差进行控制，以一节车厢长度作为一次加载波长，激振器(15)的输入荷载周期为：相邻激振器的相位差为：步骤（10）：将步骤6中根据车辆-轨道-轨下结构的耦合作用数值模型确定得到的轨下扣件荷载时程结果作为各个激振器(15)的输入荷载，按照步骤9中确定得到的相邻激振器(15)相位差，对交通基础设施物理模型开展不同车型和不同运行速度下的短期动力响应和长期动力性能试验。