一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统及试验方法

摘要

本发明公开一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统及试验方法，涉及铁路桥梁工程技术领域；该系统包括试验平台系统、试验工装系统、注水排水系统、堵水密封系统、试验控制及数据采集系统；试验工装系统设置于试验平台系统上，试验工装系统包括对称设置的固定梁端模型和位移梁端模型，固定梁端模型和位移梁端模型之间用于放置试验样件；固定梁端模型和位移梁端模型上分别设置有堵水密封系统，固定梁端模型和位移梁端模型之间连接有注水排水系统；试验工装系统与试验控制及数据采集系统电连接。以本发明上述系统为基础的试验方法，可模拟伸缩装置运营状态下防水性能，能够验证其极限防水能力及疲劳性能。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路桥梁工程技术领域，特别是涉及一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统及试验方法。

背景技术

铁路桥梁伸缩装置指为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩装置；铁路桥梁伸缩装置需要具备一定的防水等性能，为了确保其性能可靠，在安装使用前需要对其进行防水性能试验；现有铁路桥梁伸缩装置防水性能试验方法主要采用静水试验法，不能有效表征铁路桥梁伸缩装置运营状态下的防水性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统及试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，可模拟伸缩装置运营状态下防水性能，能够验证其极限防水能力及疲劳性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统，包括试验平台系统、试验工装系统、注水排水系统、堵水密封系统、试验控制及数据采集系统；所述试验工装系统设置于所述试验平台系统上，所述试验工装系统包括对称设置的固定梁端模型和位移梁端模型，所述固定梁端模型和位移梁端模型之间用于放置试验样件；所述固定梁端模型和位移梁端模型上分别设置有堵水密封系统，所述固定梁端模型和位移梁端模型之间连接有注水排水系统；所述试验工装系统与所述试验控制及数据采集系统电连接。

可选的，所述试验平台系统包括固定设置的平台基础，所述平台基础上安装有固定平台，所述固定平台上固定安装有所述固定梁端模型；位于所述固定平台一侧的所述平台基础上固定安装有多条平行设置的位移导轨，多条所述位移导轨与所述固定平台水平垂直设置；所述位移导轨上滑动设置有滑块，所述滑块上固定连接有位移平台，所述位移平台远离所述固定平台的一侧连接有作动器。

可选的，所述试验工装系统还包括位移传感器，所述位移传感器固定安装于所述固定梁端模型两端，所述固定梁端模型和位移梁端模型底部分别固定安装有预埋件，所述固定梁端模型底部的所述预埋件两侧分别通过内侧锚固件和外侧锚固件与所述固定平台连接，所述位移梁端模型底部的所述预埋件两侧分别通过内侧锚固件和外侧锚固件与所述位移平台连接；所述固定梁端模型和位移梁端模型顶部两端分别通过化学锚栓固定设置有钢立柱，位于所述固定梁端模型两端的所述钢立柱之间固定连接有亚克力板，位于所述位移梁端模型两端的所述钢立柱之间固定连接有另一个亚克力板；所述试验样件两端向上弯折设置，所述固定梁端模型、位移梁端模型以及所述试验样件之间的空间形成一个储水部；所述固定梁端模型和位移梁端模型内侧分别设有一道错台，所述固定梁端模型和位移梁端模型内侧的错台用于承托试验样件。

可选的，所述注水排水系统包括注水管和排水管；所述注水管布置在所述位移梁端模型处的亚克力板的一端外侧，且所述注水管与钢立柱固定，并通过弯头与位于亚克力板内侧顶部的进水口连接；所述排水管一端的出水口穿过位移梁端模型后与所述储水部底部连通，所述排水管另一端的排水口连接下水道；所述排水管通过管箍与所述位移梁端模型固定。

可选的，所述注水管上安装有注水阀门，所述排水管上安装有排水阀门。

可选的，所述亚克力板两端与所述钢立柱之间的搭接区域对应位置打孔并采用螺栓固定连接，两个所述亚克力板底部与所述固定梁端模型和位移梁端模型之间的搭接区域对应位置打孔并采用锚栓固定连接。

可选的，所述堵水密封系统包括搭接缝封堵密封胶和螺栓头封堵密封胶；在螺栓头位置涂抹有所述螺栓头封堵密封胶；所述亚克力板与所述钢立柱以及所述固定梁端模型和位移梁端模型之间的搭接缝隙处通过所述搭接缝封堵密封胶密封连接。

可选的，所述亚克力板具有通透性，且所述亚克力板表面标有刻度。

可选的，所述试验控制及数据采集系统包括电连接的计算机、油泵开关和控制柜；所述油泵开关与所述作动器电连接，所述计算机与所述位移传感器信号连接。

本发明还提供一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验方法，包括如下步骤：

步骤一：安装试验样件；开启油泵开关，调整固定梁端模型和位移梁端模型之间的缝宽至与试验样件宽度相等，将试验样件布置在固定梁端模型和位移梁端模型之间错台之上，调整试验样件两端外露长度相等，将试验样件两端上弯，缩小固定梁端模型和位移梁端模型之间的缝宽使试验样件处于预压缩状态；

步骤二：挤压试验样件；继续缩小固定梁端模型和位移梁端模型的缝宽使试验样件压缩变形至设计宽度；

步骤三：注水；注水管连接水源，打开注水阀门，向储水部内逐级注水，实时观察试验样件与固定梁端模型和位移梁端模型混凝土界面间渗漏水状态，直至设计水头高度；

步骤四：防水性能测试；利用计算机控制作动器做往复运动，记录试验样件压缩峰值和低谷时的压力值，并观察试验样件与固定梁端模型和位移梁端模型混凝土界面是否出现渗漏水；

步骤五：排水；试验结束后开启排水阀门，将储水部内的水排净，作动器收缩，梁缝张开，拆除试验样件。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统及试验方法，能够验证其极限防水能力及疲劳性能、可建立静水压力和密封压力的关系、可模拟伸缩装置运营状态下使用性能。其设计合理、针对性强、测量结果精确、操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统结构立体图；

图2是本发明的一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统中部剖面图；

图3是本发明的一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统端部剖面图；

图4是本发明的一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统局部放大图；

图中：100-铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统；11-平台基础；12-作动器；13-固定平台；14-位移平台；15-位移导轨；16-滑块；21-固定梁端模型；22-位移梁端模型；23-位移传感器；24-预埋件；25-内侧锚固件；26-外侧锚固件；27-钢立柱；28-化学锚栓；29-亚克力板；30-储水部；31-注水管；32-注水阀门；33-排水管；34-排水阀门；35-出水口；41-搭接缝封堵密封胶；42-螺栓头封堵密封胶；51-计算机；52-油泵开关；53-控制柜；6-试验样件；7-水。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统及试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，可模拟伸缩装置运营状态下防水性能，能够验证其极限防水能力及疲劳性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验系统100，如图1-图4所示，包括试验平台系统、试验工装系统、注水排水系统、堵水密封系统、试验控制及数据采集系统、试验样件。其中，试验平台系统包括平台基础11、作动器12、固定平台13、位移平台14、位移导轨15、滑块16；试验工装系统包括固定梁端模型21、位移梁端模22、位移传感器23、预埋件24、内侧锚固件25、外侧锚固件26、钢立柱27、化学锚栓28、亚克力板29、储水部30；注水排水系统包括注水管31、注水阀门32、排水管33、排水阀门34、出水口35；堵水密封系统包括搭接缝封堵密封胶41、螺栓头封堵密封胶42；试验控制及数据采集系统包括计算机51、油泵开关52、控制柜53。

本发明工作时将试验样件6水平布置在固定梁端模型21和位移梁端模型22之间，在固定梁端模型21和位移梁端模型22两端钢立柱27对应位置向上弯折，利用位移平台14给试验样件6施加压力使试验样件6压缩变形，则位移平台14和固定平台13上的试验工装之间通过挤压试验样件6形成了一个储水部30，向储水部30中注水至设计水头高度，通过位移平台14和固定平台13的开合来模拟桥梁的伸缩变形导致的梁端缝宽变化，从而达到测试试验样件6防水性能的目的。其中，所有的受力构件均具有足够的强度和刚度，钢构件为Q355钢，固定梁端模型21和位移梁端模型22均为C50钢筋混凝土，按照高速铁路客运专线32m简支箱梁进行足尺设计。

固定梁端模型21和位移梁端模型22呈对称结构布置，且其内侧分别设计有一道错台，用来承托试验样件6，以免挤压力不足时试验样件6滑落；固定平台13与平台基础11之间、位移平台14与滑块16之间、位移导轨15和平台基础11之间均为固定连接，位移导轨15和滑块16之间为滑动连接；作动器12与平台基础11固定连接，作动器12的伸缩杆与位移平台14铰轴连接，通过计算机51控制伸缩杆的伸缩；固定梁端模型21和位移梁端模型22浇筑时预先安装预埋件24，以便其分别与固定平台13和位移平台14的固定；内侧锚固件24和外侧锚固件25与预埋件24通过螺栓连接，将固定梁端模型21和位移梁端模型22分别固定在固定平台13和位移平台14上；在固定梁端模型21的两端均布置有位移传感器23，位移传感器23另一端分别与位移梁端模型22两端固定，能够实时测量梁缝宽度；四个钢立柱26分别布置在固定梁端模型21和位移梁端模型22的两端，底部通过化学锚栓28与固定梁端模型21和位移梁端模型22锚固，其与固定梁端模型21和位移梁端模型22之间的缝隙采用结构胶封堵密实，防止窜水；亚克力板29与钢立柱26之间的搭接区域对应位置打孔并采用螺栓连接，亚克力板29与固定梁端模型21、位移梁端模型22之间的搭接区域对应位置打孔并采用锚栓连接，在螺栓头位置涂抹螺栓头封堵密封胶42防止孔眼窜水；亚克力板29与钢立柱27以及固定梁端模型21、位移梁端模型22之间的搭接缝隙采用搭接缝封堵密封胶41封堵；亚克力板29具有良好的通透性，并且表面标有刻度，以方便读取水头高度。

进一步优选的，注水管31布置在亚克力板29的一端，并与邻近的钢立柱26固定，通过弯头连接使进水口位于亚克力板29内侧顶部；排水管33穿过位移梁端模型22使出水口35与储水部30底部连通，排水管33通过管箍与位移梁端模型22固定，另一端排水口连接下水道；计算机51可以控制作动器12伸缩杆的运动方向、运动速度、伸缩量，并且可以实时记录力值。

本发明还提供了一种铁路桥梁伸缩装置防水性能试验方法，包括如下步骤：

步骤一：安装试验样件6；开启油泵开关52，调整固定梁端模型21和位移梁端模型22之间的缝宽至与试验样件6宽度相当，将试验样件6布置在固定梁端模型21和位移梁端模型22之间错台之上，调整试验样件6两端外露长度大体相当，将试验样件6两端上弯，缩小固定梁端模型21和位移梁端模型22之间的缝宽使试验样件6处于预压缩状态；

步骤二：挤压试验样件6；继续缩小固定梁端模型21和位移梁端模型22的缝宽使试验样件6压缩变形至设计宽度；

步骤三：注水；注水管31连接水源，打开注水阀门32，向储水部30内逐级注水7，实时观察试验样件6与固定梁端模型21和位移梁端模型22混凝土界面间渗漏水状态，直至设计水头高度；

步骤四：防水性能测试；利用计算机51控制作动器12做往复运动，记录试验样件6压缩峰值和低谷时的压力值，并观察试验样件6与固定梁端模型21和位移梁端模型22混凝土界面是否出现渗漏水。通过注水量来改变静水压力以测试极限防水能力，通过计算机51控制作动器12调整梁缝开合速度和幅值以及周期次数以测试试验样件疲劳性能，记录力值和水头高度等数据，即可得到静水压力的密封压力的关系曲线。

步骤五：排水；试验结束后开启排水阀门34，将储水部30内的水7排净，作动器12收缩，梁缝张开，拆除试验样件6。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。