CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型

摘要

本实用新型公开了一种CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型，包括轨道系统、简支箱梁、加热装置和温控装置，所述轨道系统和简支箱梁为实际无砟轨道及其箱梁等比缩放的缩尺模型；轨道系统包括从顶至底依次设置的钢轨、轨道板、水泥乳化沥青砂浆填充层、底座板和滑动层，所述简支箱梁的顶部托持所述轨道系统，且顶面大于轨道系统的设置范围，所述加热装置连接在简支箱梁的顶面上且罩设在轨道系统外；温控装置包括控制模块和设置在轨道板上表面的第一温度传感器，所述控制模块与第一温度传感器和加热装置通信连接。本实用新型的CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型具有结构简单、影响因素设置全面、与实际场景贴合度高和能准确反映轨道情况等优点。

说明书

技术领域

本实用新型涉及无砟轨道技术领域，尤其涉及一种CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型。

背景技术

我国最新修订的建筑荷载规范指出结构的温度荷载应按热工学原理确定,由于高速铁路无砟轨道结构温度变化受太阳辐射、气温、风速、降雨量和蒸发量等多种外界环境因素所影响,研究轨道结构内部温度场变化的难度较大。

现阶段对无砟轨道温度场的研究主要基于有限元模型，缺乏更进一步的模型试验研究，有关水泥乳化沥青砂浆和箱梁对CRTSⅡ型板式无砟轨道温度分布带来的巨大影响仍没有引起足够的重视，也并无系统深入地控制温度升降的模型试验方法，对轨道在非周期性气候类极端高温快速升降条件下的横﹑竖向温度场分布规律的研究非常缺乏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、影响因素设置全面、与实际场景贴合度高和能准确反映轨道情况的CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型，包括轨道系统、简支箱梁、加热装置和温控装置，所述轨道系统和简支箱梁为实际无砟轨道及其箱梁等比缩放的缩尺模型；轨道系统包括从顶至底依次设置的钢轨、轨道板、水泥乳化沥青砂浆填充层、底座板和滑动层，所述简支箱梁的顶部托持所述轨道系统，且顶面大于轨道系统的设置范围，所述加热装置连接在简支箱梁的顶面上且罩设在轨道系统外；温控装置包括控制模块和设置在轨道板上表面的第一温度传感器，所述控制模块与第一温度传感器和加热装置通信连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述滑动层包括两层土工布和一层土工膜，两层土工布分别接触底座板的底面和简支箱梁的顶面，土工膜夹设在两层土工布之间。

所述加热装置包括支架和多个红外灯管，所述支架为由杆件搭建的罩设在轨道系统外的框架结构，框架结构顶面的两根相对的杆件之间连接各红外灯管。

所述加热装置还包括保温层，所述保温层覆盖连接在支架的外部。

所述保温层至少包括锡箔纸层和/或硅酸铝纤维毯层。

CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型还包括监测装置和传感装置，所述轨道板、水泥乳化沥青砂浆填充层、底座板构成的组件中，沿钢轨铺设方向和/或垂直于钢轨铺设方向均匀设置有多组传感装置，每组传感装置包括沿组件厚度方向设置的多个传感件，多个所述传感件包括设置在组件各层板接触处的传感件以及设置在各层板中间厚度处的传感件，各传感件与监测装置通信连接。

所述传感件包括位移传感器和第二温度传感器中的至少一项。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型，包括轨道系统、简支箱梁、加热装置和温控装置，轨道系统和简支箱梁为实际无砟轨道及其箱梁等比缩放的缩尺模型，其制作材料也与实际各部件的材料一致。轨道系统为了与实际无砟轨道结构保持一致，包括从顶至底依次设置的钢轨、轨道板、水泥乳化沥青砂浆填充层、底座板和滑动层。简支箱梁的顶部托持轨道系统，且顶面大于轨道系统的设置范围，为加热装置提供了连接位置基础，加热装置罩设在轨道系统外，温控装置包括控制模块和设置在轨道板上表面的第一温度传感器，控制模块与第一温度传感器和加热装置通信连接，在对模型进行试验时，可以在温控装置中设置目标温度范围，当第一温度传感器获取的温度低于或高于目标温度范围时，控制模块可以通过发送信号给加热装置，使其升温或降温来回到目标温度。

本实用新型这种设置方式直接设置了实体模型，相比于有限元模型来说，实体模型不仅能够准确获取水泥乳化沥青砂浆对无砟轨道温度分布带来的影响，还能够得到其他各类未经考虑的因素对于温度分布的影响，更加贴近实际情况，因此采用本模型得到的试验结果更加准确和真实，有利于对无砟轨道进行进一步的深入研究,为高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道温度作用效应设计和研究提供参考。

附图说明

图1是CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型的结构示意图；

图2是CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型中传感件的布置位置示意图。

图例说明：1、轨道系统；11、钢轨；12、轨道板；13、水泥乳化沥青砂浆填充层；14、底座板；15、滑动层；2、简支箱梁；3、加热装置；31、支架；32、红外灯管；4、温控装置；41、第一温度传感器；5、传感件。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例：

如图1和图2所示，本实施例的CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场研究模型，包括轨道系统1、简支箱梁2、加热装置3和温控装置4，轨道系统1和简支箱梁2为实际无砟轨道及其箱梁等比缩放的缩尺模型，其制作材料也与实际各部件的材料一致。轨道系统1包括从顶至底依次设置的钢轨11、轨道板12、水泥乳化沥青砂浆填充层13、底座板14和滑动层15，简支箱梁2的顶部托持轨道系统1，且顶面大于轨道系统1的设置范围，为加热装置3提供了连接位置基础，加热装置3连接在简支箱梁2的顶面上且罩设在轨道系统1外；温控装置4包括控制模块和设置在轨道板12上表面的第一温度传感器41，控制模块与第一温度传感器41和加热装置3通信连接。在对模型进行试验时，可以在温控装置4中设置目标温度范围，当第一温度传感器41获取的温度低于或高于目标温度范围时，控制模块可以通过发送信号给加热装置3，通过自动开、断电功能控制加热装置3使其升温或降温回到目标温度，从而达到升温和恒温控制目的，恒温控制精度为±1℃。本实施例中，温控装置4可以设置在模型附近或远端，通过有线或无线连接。其所实现的收发信号、调节温度、设置目标温度范围等功能均属于市面上常规控制装置能够实现的功能，其控制方法以及电路结构等也均属于常规设置，并非是本实施例保护的内容，在此不做赘述。

本实施例这种设置方式直接设置了实体模型，相比于有限元模型来说，实体模型不仅能够准确获取水泥乳化沥青砂浆对无砟轨道温度分布带来的影响，还能够得到其他各类未经考虑的因素对于温度分布的影响，更加贴近实际情况，因此采用本模型得到的试验结果更加准确和真实，有利于对无砟轨道进行进一步的深入研究，为高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道温度作用效应设计和研究提供参考。

本实施例中，滑动层15包括两层土工布和一层土工膜，两层土工布分别接触底座板14的底面和简支箱梁2的顶面，土工膜夹设在两层土工布之间。两布一膜的设置与实际无砟轨道情况一致，能够降低对结构的约束，从而减少温度应力。

本实施例中，加热装置3包括支架31和多个红外灯管32，支架31为由杆件搭建的罩设在轨道系统1外的框架结构，框架结构顶面的两根相对的杆件之间连接各红外灯管32。框架结构的支架31既不会与轨道系统1发生干涉，影响试验结果，又能够架起红外灯管32，使红外灯管32起到对应的辐射加热作用。

本实施例中，加热装置3还包括保温层，保温层覆盖连接在支架31的外部，保温层包括锡箔纸层和硅酸铝纤维毯层，经过覆盖保温后，加热装置3内部的温度可以上升至60℃以上。

本实施例中，如图2所示，模型还包括监测装置和传感装置，轨道板12、水泥乳化沥青砂浆填充层13、底座板14构成的组件中，沿钢轨11铺设方向和/或垂直于钢轨11铺设方向均匀设置有多组传感装置，每组传感装置包括沿组件厚度方向设置的多个传感件5，多个传感件5包括设置在组件各层板接触处的传感件5以及设置在各层板中间厚度处的传感件5，各传感件5与监测装置通信连接。板层中间厚度处的传感件5获取板层中部的情况，相邻板层接触处的传感件5获取的是上板层底面以及下板层顶面的情况。

这种密集且沿各方向均匀布置的传感件5，能够深入研究无砟轨道温度场以及形变分布规律，为无砟轨道温度场作用效应研究和设计提供参考。为了确保模型制作过程中各传感件5位置的精确固定，经过定位测量后，将传感件5与模型中分布的钢筋进行定位绑扎，确保位置固定。

本实施例中，传感件5包括位移传感器和第二温度传感器中的至少一项，可以根据试验需要来进行选用。当传感件5包括第二温度传感器时，设置在轨道板12上表面的第二温度传感器也可以作为第一温度传感器41与控制模块通信连接。监测装置可以使用JMZX-3001综合测试仪，监测装置可自动采集温度﹑变形等数据，采集频率为1次/h。监测装置可以设置在模型附近或者远端，和传感件5之间可以基于GPRS进行数据传输，实现数据的无线传输及在线监测。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。