一种无砟轨道结构层间伤损的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种无砟轨道层间伤损的无损检测方法，采用轨道板高斯曲率指标来识别无砟轨道层间单处和多处脱空、离缝伤损，其特征在于，包括如下步骤：在给定边界条件，通过模态分析求出轨道板在任一阶模态下的位移模态值；利用位移模态进一步求解轨道板的高斯曲率以反映轨道板横向和纵向的曲率模态，以确定伤损的存在。发明利用模态分析理论，通过轨道板的前三阶高斯曲率指标即可识别伤损有无及伤损位置，尤其以第一阶高斯曲率指标最为明显。本发明方法是一种无损检测方法，试验操作简便，并且不受轨道板内钢筋的影响，检测结果直观明了，不仅能识别伤损的有无，而且还能准确的定位伤损的位置。
【专利说明】一种无砟轨道结构层间伤损的检测方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属铁道路轨【技术领域】，尤其涉及高速铁路无砟轨道伤损检测领域。
【背景技术】：
[0002] 单元板式、纵连板式、双块式无砟轨道结构目前是我国高速铁路上的主要无砟轨 道结构型式，运营里程已有上万公里。无砟轨道具有较高的稳定性和耐久性，建成后很少需 要维护。但是，无砟轨道作为行车的基础且一直暴露在复杂的大气环境中，以钢筋混凝土为 主的无砟轨道承受着水、温度和列车荷载持续不断的考验，并伴随有施工质量、技术缺陷等 多种问题，产生各种病害是难以避免的，尤其是有CA砂浆层的轨道结构，砂浆损坏很严重， 因此很有必要探索适合无砟轨道伤损检测的方法。目前，针对钢轨、道岔的伤损检测设备较 多，而用于轨下结构的伤损检测设备几乎没有。无损检测方面探底雷达多用于公路等伤损 检测，但由于电磁波易受钢筋的影响，不适宜于无砟轨道的伤损检测。
【发明内容】
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[0003] 基于无砟轨道伤损无损检测方法和设备的不足，以及探地雷达在无砟轨道伤损检 测上的缺点，本发明的目的是提供一种无砟轨道层间伤损的无损检测方法。识别无砟轨道 层间CA砂浆脱空和层间离缝伤损。该无损检测方法基于模态分析理论，用轨道板的高斯曲 率指标去识别和定位层间伤损位置。
[0004] 本发明的目的是通过如下的手段实现的。
[0005] -种无砟轨道层间伤损的无损检测方法，采用轨道板高斯曲率指标来识别无砟 轨道层间单处和多处脱空、离缝伤损，包括如下步骤：在给定边界条件，通过模态分析求出 轨道板在任一阶模态下的位移模态值；利用位移模态进一步求解轨道板的高斯曲率以反映 轨道板横向和纵向的曲率模态，以确定伤损的存在；
[0006] 所述利用位移模态的确定过程为：在给定边界条件下，通过以下二式联立求解：
[0007]
【权利要求】
1. 一种无砟轨道层间伤损的无损检测方法，采用轨道板高斯曲率指标来识别无砟轨道 层间单处和多处脱空、离缝伤损，其特征在于，包括如下步骤：在给定边界条件，通过模态分 析求出轨道板在任一阶模态下的位移模态值；利用位移模态进一步求解轨道板的高斯曲率 以反映轨道板横向和纵向的曲率模态，以确定伤损的存在； 所述利用位移模态的确定过程为：在给定边界条件下，通过以下二式联立求解：
式⑴ 其中
振型微分方程为：▽ 4W- Cl 4W = 0 式（2) 解出振型函数W和相应的频率，利用初始条件求得轨道板在任一阶模态下的位移模 态；式（1)中wjx, y, t)为轨道板垂向挠度；hs为轨道板厚度；xFi, yFi为轨道板下第i个 支撑点沿长度方向和宽度方向的坐标；E为轨道板弹性模量；NF是轨道板下离散支承点数； FsVi是轨道板下第i个支承点的垂向反力；P s为轨道板密度；DS为轨道板弯曲刚度； 所述高斯曲率反映轨道板横向和纵向的曲率模态的过程包括：通过有限元方法计算不 同CA砂浆脱空和轨道板离缝位置；在利用高斯曲率指标识别CA砂浆脱空和轨道板离缝伤 损时，有损伤区域处高斯曲率存在明显尖峰，采用前三阶高斯曲率模态即可准确识别伤损 有无及伤损的具体位置。
【文档编号】G01N33/00GK104142381SQ201410289679
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】王平, 陈嵘, 肖杰灵, 韦凯, 赵才友, 胡志鹏, 徐井芒 申请人:西南交通大学