一種無砟軌道結(jié)構(gòu)層間傷損的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無砟軌道層間傷損的無損檢測方法，采用軌道板高斯曲率指標(biāo)來識別無砟軌道層間單處和多處脫空、離縫傷損，其特征在于，包括如下步驟：在給定邊界條件，通過模態(tài)分析求出軌道板在任一階模態(tài)下的位移模態(tài)值；利用位移模態(tài)進一步求解軌道板的高斯曲率以反映軌道板橫向和縱向的曲率模態(tài)，以確定傷損的存在。發(fā)明利用模態(tài)分析理論，通過軌道板的前三階高斯曲率指標(biāo)即可識別傷損有無及傷損位置，尤其以第一階高斯曲率指標(biāo)最為明顯。本發(fā)明方法是一種無損檢測方法，試驗操作簡便，并且不受軌道板內(nèi)鋼筋的影響，檢測結(jié)果直觀明了，不僅能識別傷損的有無，而且還能準(zhǔn)確的定位傷損的位置。
【專利說明】一種無砟軌道結(jié)構(gòu)層間傷損的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬鐵道路軌【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及高速鐵路無砟軌道傷損檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 單元板式、縱連板式、雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)目前是我國高速鐵路上的主要無砟軌 道結(jié)構(gòu)型式，運營里程已有上萬公里。無砟軌道具有較高的穩(wěn)定性和耐久性，建成后很少需 要維護。但是，無砟軌道作為行車的基礎(chǔ)且一直暴露在復(fù)雜的大氣環(huán)境中，以鋼筋混凝土為 主的無砟軌道承受著水、溫度和列車荷載持續(xù)不斷的考驗，并伴隨有施工質(zhì)量、技術(shù)缺陷等 多種問題，產(chǎn)生各種病害是難以避免的，尤其是有CA砂漿層的軌道結(jié)構(gòu)，砂漿損壞很嚴(yán)重， 因此很有必要探索適合無砟軌道傷損檢測的方法。目前，針對鋼軌、道岔的傷損檢測設(shè)備較 多，而用于軌下結(jié)構(gòu)的傷損檢測設(shè)備幾乎沒有。無損檢測方面探底雷達多用于公路等傷損 檢測，但由于電磁波易受鋼筋的影響，不適宜于無砟軌道的傷損檢測。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 基于無砟軌道傷損無損檢測方法和設(shè)備的不足，以及探地雷達在無砟軌道傷損檢 測上的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種無砟軌道層間傷損的無損檢測方法。識別無砟軌道 層間CA砂漿脫空和層間離縫傷損。該無損檢測方法基于模態(tài)分析理論，用軌道板的高斯曲 率指標(biāo)去識別和定位層間傷損位置。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。
[0005] -種無砟軌道層間傷損的無損檢測方法，采用軌道板高斯曲率指標(biāo)來識別無砟 軌道層間單處和多處脫空、離縫傷損，包括如下步驟：在給定邊界條件，通過模態(tài)分析求出 軌道板在任一階模態(tài)下的位移模態(tài)值；利用位移模態(tài)進一步求解軌道板的高斯曲率以反映 軌道板橫向和縱向的曲率模態(tài)，以確定傷損的存在；
[0006] 所述利用位移模態(tài)的確定過程為：在給定邊界條件下，通過以下二式聯(lián)立求解：
[0007]
【權(quán)利要求】
1. 一種無砟軌道層間傷損的無損檢測方法，采用軌道板高斯曲率指標(biāo)來識別無砟軌道 層間單處和多處脫空、離縫傷損，其特征在于，包括如下步驟：在給定邊界條件，通過模態(tài)分 析求出軌道板在任一階模態(tài)下的位移模態(tài)值；利用位移模態(tài)進一步求解軌道板的高斯曲率 以反映軌道板橫向和縱向的曲率模態(tài)，以確定傷損的存在； 所述利用位移模態(tài)的確定過程為：在給定邊界條件下，通過以下二式聯(lián)立求解：
式⑴ 其中
振型微分方程為：▽ 4W- Cl 4W = 0 式（2) 解出振型函數(shù)W和相應(yīng)的頻率，利用初始條件求得軌道板在任一階模態(tài)下的位移模 態(tài)；式（1)中wjx, y, t)為軌道板垂向撓度；hs為軌道板厚度；xFi, yFi為軌道板下第i個 支撐點沿長度方向和寬度方向的坐標(biāo)；E為軌道板彈性模量；NF是軌道板下離散支承點數(shù)； FsVi是軌道板下第i個支承點的垂向反力；P s為軌道板密度；DS為軌道板彎曲剛度； 所述高斯曲率反映軌道板橫向和縱向的曲率模態(tài)的過程包括：通過有限元方法計算不 同CA砂漿脫空和軌道板離縫位置；在利用高斯曲率指標(biāo)識別CA砂漿脫空和軌道板離縫傷 損時，有損傷區(qū)域處高斯曲率存在明顯尖峰，采用前三階高斯曲率模態(tài)即可準(zhǔn)確識別傷損 有無及傷損的具體位置。
【文檔編號】G01N33/00GK104142381SQ201410289679
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】王平, 陳嶸, 肖杰靈, 韋凱, 趙才友, 胡志鵬, 徐井芒 申請人:西南交通大學(xué)
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