CRTSⅡ型板式无砟轨道伤损检测技术

东森IT信息网 2022-01-18 电脑设置问题 36 ℃
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  2008年我国开通了首条高速铁道京津城际,此后我国高速铁路建设得到了迅猛发展轨道波度设置。其中,无砟轨道成为了主流。我国无砟轨道线路中轨道结构分为预制板式和 现浇混凝土式两大类,共6种结构形式:CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式,双块式、岔区轨枕埋入式和板式无砟轨道。其中,CRTSⅡ型板式无砟轨道是运营里程较长 的结构形式之一,京津城际、京沪、沪杭甬、杭长、京石武、合蚌、合福、津秦客专等高速铁路均采用该结构形式。

  无砟轨道结构伤损不仅影响结构的耐久性、正常使用性,增加养护维修工作量和成本,甚至影响结构安全轨道波度设置。根据无砟道床“严捡慎修”的维修养护理念,积极开发并合理应用先进的无损检测技术是非常必要的。

CRTSⅡ型板式无砟轨道伤损检测技术

  无砟轨道以其平顺性好、稳定性好,使用寿命长,耐久性好,维修工作少等显著特点而在全国范围内进行了大量的铺设,我国高速铁路无砟轨道的铺设和运营时间较 短,短期内无砟轨道系统伤损尚未完全显现轨道波度设置。目前,无砟轨道结构一直暴露于复杂的大气环境中,受多种因素(列车荷载、环境条件等)长期作用的影响,导致产生 各种伤损。无砟轨道结构直接承载着高速列车通行,其质量好坏、伤损(缺陷)与否直接关系到列车运营安全。因此,有必要对无砟轨道伤损进行较全面的分析总 结,为无砟轨道的优化设计、养护维修提供基础。

  CRTSⅡ板式无砟轨道伤损问题有多少轨道波度设置

  引起无砟轨道的伤损原因较多轨道波度设置,有在施工、养护、维修不当引起的伤损,还有外界环境条件导致的伤损,主要将伤损分为以下几方面:

  砂浆层的脱空及伤损

  后浇带(宽、窄接缝)的离缝、混凝土伤损

  轨道板、底座板混凝土的伤损

CRTSⅡ型板式无砟轨道伤损检测技术

  侧向挡块混凝土的伤损

  其他

  这些伤损,根据其程度、成因,其对结构的影响又可以分为影响结构安全性、影响结构功能性、影响结构耐久性和影响结构平顺性等四种类型无砟轨道以其平顺性 好、稳定性好,使用寿命长,耐久性好,维修工作少等显著特点而在全国范围内进行了大量的铺设,我国高速铁路无砟轨道的铺设和运营时间较 短,短期内无砟轨道系统伤损尚未完全显现轨道波度设置。目前,无砟轨道结构一直暴露于复杂的大气环境中,受多种因素(列车荷载、环境条件等)长期作用的影响,导致产生 各种伤损。无砟轨道结构直接承载着高速列车通行,其质量好坏、伤损(缺陷)与否直接关系到列车运营安全。因此,有必要对无砟轨道伤损进行较全面的分析总 结,为无砟轨道的优化设计、养护维修提供基础。

  针对这些问题,将升拓检测CRTSⅡ型板式无砟轨道伤损检测技术的内容提取,重点分析其中的砂浆、宽接缝伤损和轨道、底座板裂缝的形态及影响轨道波度设置

  调整层砂浆脱空、伤损

  砂浆层伤损主要有砂浆层与轨道板(或底座板)的离缝(也称为脱空)、竖向裂缝以及砂浆层破碎掉块等类型轨道波度设置。其中,离缝对轨道整体功能性、安全性影响最大,而竖向裂缝的发展导致砂浆层破碎,进而进一步削弱砂浆层与轨道板的粘性和整体性。

  宽接缝混凝土伤损

  CRTSⅡ型轨道板之间,通过宽接缝中设置的精轧螺纹钢筋进行纵向连接,并采用微膨胀高强混凝土(C55)填充以保证良好的体积稳定性和高密实度轨道波度设置

  然而,工程实践表明,轨道板与宽接缝之间普遍出现横向贯通裂缝,裂缝宽度通常在0.1~2mm,最宽可达3mm,且随温度变化而变化轨道波度设置。同时,由于浇筑质量、列车荷载等原因,宽接缝混凝土的伤损也非常普遍。

  混凝土结构伤损

  CRTSⅡ型无砟轨道板的混凝土结构主要包括轨道板和底座板轨道波度设置。其中,轨道板轨道板横向配置60根φ10预应力钢丝,先张法无粘结。

  基于弹性波的CRTSⅡ板式无砟轨道板无损检测技术简介

  我们基于冲击弹性波,开发了一套针对CRTSⅡ型无砟轨道板的无损检测技术轨道波度设置

  基于冲击弹性波的CRTSⅡ型无砟轨道板的无损检测技术

  这些技术均以冲击弹性波为检测媒介,结合现代的信号分析技术和图像处理技术,并独自开发了针对性的分析方法,具有测试效率较高、精度和可靠性好的特点轨道波度设置

  轨道板脱空检测技术开发历程轨道板与调整层(CA砂浆)之间的脱空是危害CRTSⅡ型轨道板安全和耐久性的最重要的因素之一轨道波度设置。我们根据对各种技术的综合分析,基于弹性波以及冲击回波法(IE)的方法是最为可能的途径。经过长达6年的持续研究和开发,建立了一套测试和评价系统。

  技术开发

  为了将IE法应用于轨道板的脱空检测,我们从多个方面进行了相应的研究和开发轨道波度设置。具体包括频谱分辨率的提高、激振信号及方式的最优化、脱空深度聚焦、缺陷反射阈值的确定、缺陷面积的计算以及脱空深度的简单测试方法等。

  其中,频谱分析方法的改进,EWR(弹性波雷达)等均为本公司开发的基础技术轨道波度设置。此外,分层扫描和聚焦机能也非常重要。对于轨道板的脱空检测,其脱空深度一般可知,因此在对应的反射时刻附近焦点扫描,根据反射信号的强弱即可推断脱空的有无。

  [EWR层叠切片.jpg]

  图 EWR层叠切片(上:FFT、下:MEM)

  关键技术

  在轨道板的脱空检测中轨道波度设置,会遇到诸多困难:

  1)脱空厚度很薄轨道波度设置,往往只有几毫米甚至更细,而且脱空的深度较深,一般超过20cm;

  2)有轨道的影响轨道波度设置,且轨道板中钢筋密集,对测试信号有影响;

  3)对于Ⅱ型轨道板,调整层(CA砂浆)的弹性模量为8GPa左右,与轨道板的弹性模量相差较大轨道波度设置。因此,在轨道板与调整层之间,即使是密切粘结,也会产生相应的反射信号。

  4)板波、板振动的影响:对于边缘离缝,在激发弹性波时容易诱发板波或者板振动,从而使得对边缘附近测区的测试精度的降低轨道波度设置

  因此轨道波度设置,为了有效地对轨道板进行测试,我们开发了一系列相关技术以解决上述问题,主要有:

  1)在IE(冲击回波法)的基础上轨道波度设置,开发了高分辨力的频谱分析方法MEM(最大熵法),较之FFT(快速傅立叶变换),其分辨力有了飞跃性的提高;

  2)开发了聚焦功能:由于层面位置基本固定在顶板与垫层、垫层与底板之间轨道波度设置,因此,通过对该当位置的反射信号进行聚焦分析即可有助于提高检测分辨力;

  3)根据反射系数与入射弹性波频率的关系轨道波度设置,对激振方式进行最优化,以便激发出具有最适波长的弹性波,进而提高检测精度;

  4)激振力度的控制:后文将会阐述,激振力度对测试结果也有一定的影响轨道波度设置。因此,我们对所需的激振力度进行了优化,并在测试设备中进行了反映;

  5)激振信号的快速、稳定拾取;

  6)结合梁振动理论,提高对离缝附近脱空深度的测试精度轨道波度设置

  设备开发

  我们在拥有的混凝土检测技术和设备的基础上,与中国铁道科学研究院等相关单位一道,研究开发了相应的专用检测设备轨道波度设置。根据大量的模型和现场验证,该技术和设备能够有效地检测轨道板的脱空的有无和位置,已基本达到实用化水平。

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