道床刚度检测装置及方法与流程

本发明属于铁路工程设备技术领域，尤其涉及一种道床刚度检测装置及方法。

背景技术：

道床支承刚度是铁路轨道工程施工质量验收的一顶重要指标，作为新建铁路和既有线维护时对铁路道床状态进行监测和鉴定的重要参数，对评定道床状态的优劣和线路的安全性具有重要的作用。现有铁路轨枕支承刚度仪的反力装置是采用四块钢板和四根短钢柱组合而成，检测时反力装置固定在道钉上，将千斤顶支在反力装置和轨枕之间，通过千斤顶加载，测试道床在受力时轨枕的下沉量和承载力之间的关系，从而得到道床支承刚度。在实际测量时，原厂的反力装置现场拼装比较麻烦、费时、费力，劳动强度大，检测效率低。在有限的时间内很难按要求完成检测任务。

因此，有必要提供一种新型的道床刚度检测装置及方法，以克服现有技术中的缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种道床刚度检测装置及方法，该道床刚度检测装置及方法检测精度高且安装便捷。

发明的技术解决方案如下：

一种道床刚度检测装置，包括反力装置以及检测模块，所述反力装置包括两根反力绳以及反力钢梁，测量时，两根反力绳沿铁轨导向方向设置，反力钢梁用于设置在铁轨上并穿过所述反力绳，所述反力绳的两端固定在铁轨，所述检测模块包括基准梁、位移测量表以及至少2个千斤顶，测量时，所述基准梁与所述反力钢梁平行设置，所述位移测量表设置在所述基准梁，所述千斤顶设置在轨枕上。

进一步的，所述反力绳通过卸扣固定在铁轨上。

进一步的，所述千斤顶为三个，三个所述千斤顶采用型号为jrsm-50的超薄型千斤顶，三个所述千斤顶沿轨枕的导向方向等间距分布设置。

进一步的，所述位移测量表为多个，多个所述位移测量表沿轨枕的导向方向间隔设置。

本发明还提供一种道床刚度检测方法，包括如下步骤：

s1、选取相邻的五根轨枕，五根所述轨枕分别记为一号轨枕、二号轨枕、三号轨枕、四号轨枕以及五号轨枕，去除所述二号轨枕、所述三号轨枕以及所述四号轨枕的道钉使其处于自由状态，并以所述三号轨枕为试验轨枕；

s2、将反力绳两端分别固定在所述一号轨枕和所述二号轨枕之间以及所述四号轨枕和所述五号轨枕之间的铁轨上；

s3、在所述三号轨枕上设置三个用于施加力的千斤顶，所述千斤顶远离所述三号轨枕的一侧设有反力钢梁，所述反力钢梁穿过所述反力绳设置；

s4、在所述三号轨枕上设置位移测量表，测出在力的作用下轨枕的竖向位移量；

s5、基于道床刚度计算公式并结合步骤s4中测得的轨枕的竖向位移量得出道床的刚度。

进一步的，所述位移测量表为四个，四个所述位移测量表用于检测轨枕在千斤顶作用力下不同部位的竖向位移量并取平均值。

进一步的，所述道床刚度计算公式为：

其中，k为道床支承刚度(kn/mm)，p1和p2分别为轨枕承受的不同载荷下的载荷值(kn)，s1和s2分别为轨枕对应p1和p2荷载时道床的竖向位移量(mm)。

有益效果：

本发明的道床刚度检测装置及方法，采用了上述结构的有砟铁路枕下道床支撑刚度的检测模块，在对有砟铁路枕下道床的支撑刚度进行检测时，在千斤顶加力时，检测轨枕不会单边翘起，减少了对道床的扰动，提高了检测的精度，同时结构简单，使用方便。

附图说明

图1为道床刚度检测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：如图1，一种道床刚度检测装置，包括反力装置10以及检测模块20，所述反力装置10包括两根反力绳101以及反力钢梁102，测量时，两根反力绳101沿铁轨导向方向设置，反力钢梁102用于设置在铁轨上并穿过所述反力绳101，所述反力绳101的两端固定在铁轨，所述检测模块20包括基准梁201、位移测量表202以及至少2个千斤顶203，测量时，所述基准梁201与所述反力钢梁102平行设置，所述位移测量表202设置在所述基准梁201，所述千斤顶203设置在轨枕上。

所述反力绳101通过卸扣固定在铁轨上，所述反力绳101为钢丝绳。当然也可以采用其他材料的绳，理应属于本发明保护的范围。

所述千斤顶203为三个，三个所述千斤顶203采用型号为jrsm-50的超薄型千斤顶，三个所述千斤顶203沿轨枕的导向方向等间距分布设置。

所述位移测量表202为多个，多个所述位移测量表202沿轨枕的导向方向间隔设置。

本发明的工作原理为：通过在铁轨上设置两根反力绳，并且将反力绳的两端通过卸扣固定在同一铁轨上，将反力钢梁穿过反力绳设置，且反力钢梁与轨枕相对平行且抵接在铁轨上，此时采用检测模块的基准梁与反力钢梁平行设置，在反力钢梁和测试轨枕之间放置千斤顶，同时将检测模块的上的位移测量表与测试轨枕连接，通过千斤顶施加力给反力钢梁，利用作用力与反作用力，位移测量表检测出测试轨枕的位移量，从而得到道床的竖向位移量，再将根据公式计算出道床的刚度。

本发明还提供一种道床刚度检测方法，包括如下步骤：

s1、选取相邻的五根轨枕，五根所述轨枕分别记为一号轨枕、二号轨枕、三号轨枕、四号轨枕以及五号轨枕，去除所述二号轨枕、所述三号轨枕以及所述四号轨枕的道钉使其处于自由状态，并以所述三号轨枕为试验轨枕；

s2、将反力绳两端分别固定在所述一号轨枕和所述二号轨枕之间以及所述四号轨枕和所述五号轨枕之间的铁轨上；

s3、在所述三号轨枕上设置三个用于施加力的千斤顶，所述千斤顶远离所述三号轨枕的一侧设有反力钢梁，所述反力钢梁穿过所述反力绳设置；

s4、在所述三号轨枕上设置位移测量表，测出在力的作用下轨枕的竖向位移量；

s5、基于道床刚度计算公式并结合步骤s4中测得的轨枕的竖向位移量得出道床的刚度。

所述位移测量表为四个，四个所述位移测量表用于检测轨枕在千斤顶作用力下不同部位的竖向位移量并取平均值。

所述道床刚度计算公式为：

其中，k为道床支承刚度(kn/mm)，p1和p2分别为轨枕承受的不同载荷下的载荷值(kn)，s1和s2分别为轨枕对应p1和p2荷载时道床的竖向位移量(mm)。

具体的，道床支撑刚度是用于评价道床弹性和承载力的力学指标，是指轨道在道床的支撑面上产生单位下沉所需的单股钢轨作用到轨枕上的荷载值。用支撑刚度装置测量道床支撑刚度。其加载反力通过轨枕横向方向的两边反力绳与试验轨枕之上的反力钢梁提供反力，在加卸载与位移关系曲线图上取位移量最大值和最终值之差，即为道床恢复变形的能力。由非侧限条件下道床所受垂直荷载与垂向位移关系曲线的斜率表示道床支撑刚度k。根据tb10082-2017铁路轨道设计规范，所述道床刚度计算公式为：

其中，k为道床支承刚度(kn/mm)，p35和p7.5分别为轨枕承受的荷载值(kn)，s35和s7.5分别为轨枕承受p35和p7.5荷载时道床的竖向位移量(mm)。

为了降低轨枕间相互作用力对相邻轨枕的影响，考虑选取五根轨枕，然后卸载2、3和4号轨枕的道钉，使得三根轨枕完全处于自由状态，确定3号轨枕为试验轨枕，此时1和5号轨枕与3号轨枕之间保持了一定的距离，从而避免了试验轨枕两端作用力对3号试验轨枕的影响。在1和2号轨枕与4和5号轨枕两个方向间，用反力绳在其两端固定，在3号轨枕上方加一反力钢梁，并使反力其钢梁两端穿插于1和2号轨枕与4和5号轨枕处的反力绳之间，形成试验装置的加载反力。然后为了使测得数据更有代表性，在③号轨枕上按左、中、右的方式分别放置三个千斤顶，同时，在3号轨枕上再放置四块位移测量表，在力的作用下，可以测得3号轨枕不同部位的下沉量，通过求每个试验阶段力的平均值与位移量的平均值，就能知晓在每级荷载作用下的相关试验参数，然后通过公式计算，得出道床的刚度。

本发明的道床刚度检测装置及方法，采用了上述结构的有砟铁路枕下道床支撑刚度的检测模块，在对有砟铁路枕下道床的支撑刚度进行检测时，在千斤顶加力时，检测轨枕不会单边翘起，减少了对道床的扰动，提高了检测的精度，同时结构简单，使用方便。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。