專利名稱：一種高速鐵路crts-ⅱ型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線路工程測試方法，尤其涉及高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道的橋臺水平位移測試方法。
背景技術(shù)：
高速鐵路CRTS-II型(中國鐵路軌道系統(tǒng))板式無砟軌道，在橋梁端部的鋼筋混凝土橋臺與路基交界處的路基幾十米范圍內(nèi)采用優(yōu)質(zhì)路提填料形成過渡段，并在該段范圍內(nèi)的路基面上設(shè)置長50 60m的鋼筋混凝土摩擦板及現(xiàn)澆于摩擦板遠(yuǎn)端厚Im的鋼筋混凝土端刺。該種板式無砟軌道在橋上的鋼筋混凝土底座不在梁端的橋縫處斷開，而是延伸于過渡段的鋼筋混凝土摩擦板上部，再與端刺現(xiàn)澆于一體。由摩擦板及端刺平衡橋上的鋼筋混凝土底座因熱脹冷縮產(chǎn)生的縱向力。在營運過程中，過渡段路基土體受重力和列車長期荷載作用而產(chǎn)生側(cè)向變形會擠壓橋臺并使橋臺產(chǎn)生縱向位移，列車制動產(chǎn)生的縱向力也可能會使橋臺產(chǎn)生縱向位移。當(dāng)橋臺的縱向位移超出規(guī)定值時，會嚴(yán)重影響行車安全，因此需要對橋臺的縱向位移進(jìn)行測試。如果與橋臺鄰近的摩擦板位置是固定的，則橋臺的縱向位移測試的最簡單方法是測量其與鄰近的摩擦板的相對位移值即為橋臺的水平位移值，但由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的摩擦板熱脹冷縮而容易產(chǎn)生變形，與摩擦板另一端澆筑的鋼筋混凝土端刺熱脹冷縮也容易產(chǎn)生變形，橋上底座板的熱脹冷縮也容易使摩擦板及端刺產(chǎn)生位移；也即距橋臺50m 60m距離內(nèi)的摩擦板及端刺結(jié)構(gòu)的水平位置均不是固定的，在橋臺附近找不到橋臺水平位移測量的固定參照物，從而無法直接實現(xiàn)橋臺水平位移的精確測量。采用基準(zhǔn)桿測試法將基準(zhǔn)桿的一端固定在過渡段以外的路基上，基準(zhǔn)桿的另一端與固定在橋臺上的位移傳感器連接， 也能進(jìn)行橋臺水平位移的“測量”。但長達(dá)50m以上的細(xì)長基準(zhǔn)桿，如用混凝土等非金屬材料制作，容易斷裂，不容易實現(xiàn)測試；而采用金屬材料制作，則由于金屬材料的熱脹冷縮明顯，且如此長的金屬桿也容易產(chǎn)生彎曲變形，使得最終測試值誤差大，同樣無法實現(xiàn)橋臺水平位移的精確測試。采用測斜儀對橋臺的水平位移也可進(jìn)行測試，其原理是測出埋設(shè)于橋臺及地基穩(wěn)定土層中的測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化，從而計算出橋臺水平位移，其測試誤差較大，30m測斜管長度范圍內(nèi)的系統(tǒng)誤差可達(dá)8mm，測試精度不能滿足要求。采用測斜儀測試時還必須現(xiàn)場人工作業(yè)才能完成數(shù)據(jù)采集，不易實現(xiàn)自動監(jiān)測，由于很多工點所處的位置和環(huán)境特殊，給位移測試及數(shù)據(jù)采集帶來很大困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法。該測試方法測出的橋臺水平位移值精確、可靠，能更好的保證高速鐵路營運的安全。
本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法，其步驟為a、測試端刺水平位移將位移傳感器一固定于端刺的測試點A上，位移傳感器一的伸縮桿與基準(zhǔn)桿一的近端連接，基準(zhǔn)桿一的遠(yuǎn)端錨固于路基上，由位移傳感器一得出端刺的水平位移測試值& ；b、測試摩擦板水平變形將位移傳感器二固定于端刺的測試點A'上，測試點A'與端刺的測試點A位于同一橫斷面上，位移傳感器二的伸縮桿與基準(zhǔn)桿二的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿二的近端錨固于摩擦板第一段的錨固點B上，由位移傳感器二得出摩擦板第一段的水平變形測試值Y1 ；將位移傳感器三固定于摩擦板第二段的測試點B'上，第二段的測試點B'與上述的摩擦板第一段的錨固點B位于同一橫斷面上，位移傳感器三的伸縮桿與基準(zhǔn)桿三的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿三的近端錨固于摩擦板第二段的錨固點C上，由位移傳感器三得出摩擦板第二段的水平變形測試值\.，將位移傳感器四固定于摩擦板第三段的測試點C'上，測試點C'與上述的摩擦板第二段的錨固點C位于同一橫斷面上，位移傳感器四的伸縮桿與基準(zhǔn)桿四的遠(yuǎn)端連接， 基準(zhǔn)桿四的近端錨固于摩擦板第三段的錨固點D上，且錨固點D位于與橋臺相鄰的摩擦板端部，由位移傳感器四得出摩擦板第三段的水平變形測試值Y3 ；C、測試相對于摩擦板的橋臺水平位移將位移傳感器五固定于與摩擦板相鄰的橋臺測試點E上，位移傳感器五的伸縮桿與基準(zhǔn)件連接，且基準(zhǔn)件固定在與橋臺相鄰的摩擦板端部D'上，由位移傳感器測出相對于摩擦板的橋臺水平位移值Z ；d、測試溫度校正值將溫度校正位移傳感器固定于基準(zhǔn)桿遠(yuǎn)端以遠(yuǎn)附近的路基上，溫度校正位移傳感器的伸縮桿與溫度校正桿的近端連接，溫度校正桿的遠(yuǎn)端錨固于路基上，由溫度校正位移傳感器測出溫度校正值R ；e、計算橋臺及水平位移值將端刺水平位移測試值&、摩擦板第一段的水平變形測試值Y1、摩擦板第二段的水平變形測試值t、摩擦板第三段的水平變形測試值Y3和橋臺相對于摩擦板的水平位移值 Z累加后減去四倍溫度校正值R即得橋臺水平位移值SK，即& = X0+Y1+Y2+Y3+Z-4Ro本發(fā)明的工作原理是a步由基準(zhǔn)桿測試法得出端刺的水平位移測試值\ ；b步將摩擦板從遠(yuǎn)離橋臺(即靠近端刺)的遠(yuǎn)端至鄰近橋臺的近端依次分為一段、二段、三段，采用基準(zhǔn)桿測試法得出摩擦板三段分別由于熱脹冷縮產(chǎn)生的水平變形測試值Y” \、Y3 ；C步則直接用位移傳感器測試出橋臺與摩擦板的相對位移值Z。將位移測試值O^Ypt.YyZ)累加即得出橋臺相對于路基錨固點的水平位移值。這種分段串連式基準(zhǔn)桿測試法以橋臺及相鄰摩擦板、端刺結(jié)構(gòu)影響范圍以遠(yuǎn)的路基為固定參照物，進(jìn)行橋臺的水平位移測試，既考慮了摩擦板及端刺結(jié)構(gòu)的水平位移對橋臺水平位移測試的影響，同時又縮短了基準(zhǔn)桿的長度，避免了過長的細(xì)長桿件容易產(chǎn)生彎曲變形和較大摩擦阻力的缺點及過大的溫度伸縮值對傳感器大量程的要求，減小了測試誤差。
同時，本發(fā)明的d步，還在不會產(chǎn)生水平位移的路基表面上采用溫度校正桿作為基準(zhǔn)桿進(jìn)行基準(zhǔn)桿測試法測試，其測試出的數(shù)值(即溫度校正值R)為基準(zhǔn)桿測試法中基準(zhǔn)桿熱脹冷縮及其它環(huán)境因素的影響值。由于橋臺的水平位移值、中有四個測試值0(ο、 Y1^ \、Y3、)由基準(zhǔn)桿測試法測試出，因此減去溫度校正值R的四倍即可消除該四個測試值 (X0> Y1^ \、Υ3、)中基準(zhǔn)桿熱脹冷縮及其它環(huán)境因素影響產(chǎn)生的誤差，從而得出精確可靠的橋臺水平位移值&。雖然本發(fā)明的這種分段串連式基準(zhǔn)桿測試法并不能保證相鄰基準(zhǔn)桿串連部位的測試點與錨固點在同一橫斷面上的位置絕對準(zhǔn)確，可能會有幾厘米的誤差，但這幾厘米長的摩擦板所產(chǎn)生的熱脹冷縮變形相對于基準(zhǔn)桿長度范圍的摩擦板熱脹冷縮變形完全可以忽略。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是一、以不受橋臺及相鄰摩擦板、端刺結(jié)構(gòu)影響的遠(yuǎn)端路基為固定參照物，采用分段串連式基準(zhǔn)桿測試法進(jìn)行橋臺水平位移測試，既考慮了摩擦板及端刺結(jié)構(gòu)的水平位移對橋臺水平位移測試的影響，又縮短了單根基準(zhǔn)桿測試法的測桿長度，避免了過長的細(xì)長桿件容易產(chǎn)生彎曲變形和較大摩擦阻力的缺點以及過大的溫度伸縮值對傳感器大量程的要求， 提高了測試精度。同時，在位置固定不變的路基上采用溫度校正桿測試出基準(zhǔn)桿熱脹冷縮及其它環(huán)境因素的對位移傳感器影響值進(jìn)行溫度校正，消除了基準(zhǔn)桿測試法中基準(zhǔn)桿熱脹冷縮及其它環(huán)境因素產(chǎn)生的誤差?？梢姡景l(fā)明測出的橋臺水平位移值更加精確、可靠，能更好的保證高速鐵路營運的安全。二、本發(fā)明的位移傳感器可為電測型傳感器，安裝遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)即可實現(xiàn)對橋臺水平位移的長期監(jiān)測，掌握結(jié)構(gòu)的服役性能演變規(guī)律，以便及時發(fā)現(xiàn)危險，采用相應(yīng)措施，確保高鐵運行安全。上述的基準(zhǔn)桿一、基準(zhǔn)桿二、基準(zhǔn)桿三、基準(zhǔn)桿四和溫度校正桿為規(guī)格、材料、長度完全相同的桿件；位移傳感器一、位移傳感器二、位移傳感器三、位移傳感器四、位移傳感器五、溫度校正位移傳感器為型號、精度、量程完全相同的位移傳感器。這樣，本發(fā)明的溫度校正將更加準(zhǔn)確、可靠。同時，也使基準(zhǔn)桿一的長度為摩擦板長度的三分之一，端刺高度的二倍以上，基準(zhǔn)桿一在路基上的錨固點不受因端刺水平位移對相鄰路基土體擾動的影響，也使測試結(jié)果更準(zhǔn)確。


圖1為本發(fā)明實施例測試時的俯視示意圖。圖2為本發(fā)明實施例測試時的剖視示意圖(僅剖到地下部分，鋼筋混凝土底座和素混凝土支承層及其以上部分未剖)。圖3為用實施例方法對一高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺用實施例方法測出的水平位移測試變化曲線，橫坐標(biāo)為測試時間，縱坐標(biāo)為橋臺水平位移值。圖1、圖2中01.橋臺，02.路基，03.端刺，04.摩擦板，05.鋼筋混凝土底座， 06.素混凝土支承層，07.軌道板，08.線路分界線。
具體實施例方式實施例圖1-2示出，本發(fā)明的一種具體實施方式
是一種高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法，其步驟為a、測試端刺水平位移將位移傳感器一 11固定于端刺03的測試點A上，位移傳感器一 11的伸縮桿與基準(zhǔn)桿一 21的近端連接，基準(zhǔn)桿一 21的遠(yuǎn)端錨固于路基02上，由位移傳感器一 11得出端刺 03的水平位移測試值)(。；b、測試摩擦板水平變形將位移傳感器二 12固定于端刺03的測試點A'上，測試點A'與端刺03的測試點A位于同一橫斷面上，位移傳感器二 12的伸縮桿與基準(zhǔn)桿二 22的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿二 22 的近端錨固于摩擦板04第一段的錨固點B上，由位移傳感器二 12得出摩擦板04第一段的水平變形測試值Y1;將位移傳感器三13固定于摩擦板04第二段的測試點B'上，第二段的測試點B' 與上述的摩擦板04第一段的錨固點B位于同一橫斷面上，位移傳感器三13的伸縮桿與基準(zhǔn)桿三23的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿三23的近端錨固于摩擦板04第二段的錨固點C上，由位移傳感器三13得出摩擦板04第二段的水平變形測試值\ ；將位移傳感器四14固定于摩擦板04第三段的測試點C'上，測試點C'與上述的摩擦板04第二段的錨固點C位于同一橫斷面上，位移傳感器四14的伸縮桿與基準(zhǔn)桿四24 的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿四M的近端錨固于摩擦板04第三段的錨固點D上，且錨固點D位于與橋臺相鄰的摩擦板04的端部，由位移傳感器四14得出摩擦板04第三段的水平變形測試值 Y3;C、測試相對于摩擦板的橋臺水平位移將位移傳感器五15固定于與摩擦板04相鄰的橋臺01的測試點E上，位移傳感器五15的伸縮桿與基準(zhǔn)件31連接，且基準(zhǔn)件31固定在與橋臺01相鄰的摩擦板04端部D' 上，由位移傳感器15測出相對于摩擦板04的橋臺水平位移值Z ；d、測試溫度校正值將溫度校正位移傳感器16固定于基準(zhǔn)桿21遠(yuǎn)端以遠(yuǎn)附近的路基02上，溫度校正位移傳感器16的伸縮桿與溫度校正桿25的近端連接，溫度校正桿25的遠(yuǎn)端錨固于路基02 上，由溫度校正位移傳感器16測出溫度校正值R ；e、計算橋臺及相鄰摩擦板、端刺水平位移值將端刺水平位移測試值&、摩擦板第一段的水平變形測試值Y1、摩擦板第二段的水平變形測試值t、摩擦板第三段的水平變形測試值Y3和橋臺相對于摩擦板的水平位移值 Z累加后減去四倍溫度校正值R即得橋臺水平位移值SK，即& = X0+Y1+Y2+Y3+Z-4Ro本例的基準(zhǔn)桿一 21、基準(zhǔn)桿二 22、基準(zhǔn)桿三23、基準(zhǔn)桿四M和溫度校正桿25為規(guī)格、材料、長度完全相同的桿件；位移傳感器一 11、位移傳感器二 12、位移傳感器三13、位移傳感器四14、位移傳感器五15、溫度校正位移傳感器16為同型號的位移傳感器。實測結(jié)果
采用以上實施例的方法(位移傳感器為精度等級0. 2%的電測型傳感器)對實際的高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道的橋臺進(jìn)行了水平位移測試，位移傳感器一至五的測試數(shù)據(jù)見表1，溫度校正值和校正前、后的橋臺水平位移值見表2。表1位移傳感器一至五的測試值
權(quán)利要求
1.一種高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法，其步驟為a、測試端刺水平位移將位移傳感器一(11)固定于端刺(0 的測試點A上，位移傳感器一(11)的伸縮桿與基準(zhǔn)桿一的近端連接，基準(zhǔn)桿一的遠(yuǎn)端錨固于路基(0 上，由位移傳感器一 (11)得出端刺(03)的水平位移測試值& ；b、測試摩擦板水平變形將位移傳感器二(12)固定于端刺(03)的測試點A'上，測試點A'與端刺(03)的測試點A位于同一橫斷面上，位移傳感器二(12)的伸縮桿與基準(zhǔn)桿二 02)的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿二 0 的近端錨固于摩擦板(04)第一段的錨固點B上，由位移傳感器二(1 得出摩擦板(04)第一段的水平變形測試值Y1 ；將位移傳感器三(13)固定于摩擦板(04)第二段的測試點B'上，第二段的測試點B' 與上述的摩擦板(04)第一段的錨固點B位于同一橫斷面上，位移傳感器三(13)的伸縮桿與基準(zhǔn)桿三的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿三的近端錨固于摩擦板(04)第二段的錨固點C 上，由位移傳感器三(1 得出摩擦板(04)第二段的水平變形測試值t ；將位移傳感器四(14)固定于摩擦板(04)第三段的測試點C'上，測試點C'與上述的摩擦板(04)第二段的錨固點C位于同一橫斷面上，位移傳感器四(14)的伸縮桿與基準(zhǔn)桿四04)的遠(yuǎn)端連接，基準(zhǔn)桿四04)的近端錨固于摩擦板(04)第三段的錨固點D上，且錨固點D位于與橋臺相鄰的摩擦板端部，由位移傳感器四(14)得出摩擦板第三段的水平變形測試值Y3;C、測試相對于摩擦板的橋臺水平位移將位移傳感器五(1 固定于與摩擦板(04)相鄰的橋臺(01)測試點E上，位移傳感器五(1 的伸縮桿與基準(zhǔn)件(31)連接，且基準(zhǔn)件(31)固定在與橋臺(01)相鄰的摩擦板 (04)端部D'上，由位移傳感器(1 測出相對于摩擦板(04)的橋臺水平位移值Z ；d、測試溫度校正值將溫度校正位移傳感器(16)固定于基準(zhǔn)桿遠(yuǎn)端以遠(yuǎn)附近的路基(0 上，溫度校正位移傳感器(16)的伸縮桿與溫度校正桿0 的近端連接，溫度校正桿0 的遠(yuǎn)端錨固于路基(02)上，由溫度校正位移傳感器(16)測出溫度校正值R ；e、計算橋臺及水平位移值將端刺水平位移測試值\、摩擦板第一段的水平變形測試值Y1、摩擦板第二段的水平變形測試值t、摩擦板第三段的水平變形測試值Y3和橋臺相對于摩擦板的水平位移值Z累加后減去四倍溫度校正值R即得橋臺水平位移值SK，即& = X0+Y1+Y2+Y3+Z-4Ro
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法，其特征是所述的基準(zhǔn)桿一(21)、基準(zhǔn)桿二(22)、基準(zhǔn)桿三(23)、基準(zhǔn)桿四04)和溫度校正桿0 為規(guī)格、材料、長度完全相同的桿件；位移傳感器一(11)、位移傳感器二(12)、 位移傳感器三(13)、位移傳感器四(14)、位移傳感器五(1 和溫度校正位移傳感器(16) 為型號、精度、量程完全相同的位移傳感器。
全文摘要
一種高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移測試方法，其步驟為a)測試端刺水平位移，b)測試摩擦板水平變形，c)測試相對于摩擦板的橋臺水平位移，d)測試溫度校正值，e)計算橋臺水平位移。溫度校正位移傳感器測試值實現(xiàn)了端刺與摩擦板上基準(zhǔn)桿端部連接的位移傳感器測試值的校正，該測量方法原理清晰、測量誤差小、精度高，滿足高速鐵路CRTS-II型板式無砟軌道橋臺水平位移的測試。
文檔編號G01B21/02GK102346027SQ20111028673
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者劉鋼, 吳兵, 張國發(fā), 張良, 王冠, 羅強(qiáng), 肖雙松, 陳堅, 陳虎, 魏永權(quán) 申請人:西南交通大學(xué)