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基于模态曲率和冲击回波法识别无砟轨道混凝土结构内部伤损
| 论文题名： | 基于模态曲率和冲击回波法识别无砟轨道混凝土结构内部伤损 |
| 关键词： | 高速铁路;无砟轨道;混凝土结构;损伤识别;模态曲率法;冲击回波法 |
| 摘要： | 无砟轨道是我国高速铁路上的主要轨道结构型式，随着我国客运专线的大量兴建，无砟轨道得到了快速发展与广泛应用。但是，无砟轨道结构作为高速列车行车的基础，其结构常年暴露在复杂的大气环境中，承受着水、温度梯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，产生各种伤损是难以避免的，而无砟轨道伤损严重威胁着高速铁路安全运营及轨道设备的使用寿命，研究无砟轨道的伤损检测技术成为当务之急，以便能准确的检测出伤损及伤损位置，为维修提供便利。 首先总结我国的无砟轨道结构形式、功能特点，通过无砟轨道伤损的现场调研资料，分别分类归纳了伤损的类型和成因。本文在总结、吸取前人在混凝土结构伤损检测研究成果的基础上，结合无砟轨道结构自身的特点，对混凝土结构不同的整体和局部检测方法进行对比分析，最终选择整体（曲率模态法）和局部检测（冲击回波法）相结合的检测方法。 整体检测方法研究中，通过建立无砟轨道结构有限元模型，运用模态理论和高斯曲率指标分别对不同类别伤损进行数值模拟计算，计算结果表明:当无砟轨道混凝土结构中没有伤损时，轨道板各阶模态下的高斯曲率曲面平滑连续，并且无明显尖峰。当轨道板、CA砂浆存在单处或多处伤损时，高斯曲率计算结果中会在该位置处发生突变，表明该处曲率突变，进而说明该位置处刚度发生变化，最终综合确定伤损的存在及伤损区域。但高斯曲率指标与伤损程度之间没有一定关系，只能定性而不能定量。 局部检测方法研究中，借助应力波在不同波阻抗界面处发生反射的原理，通过冲击回波法来检测伤损的具体深度。首先研究了激励点与响应点之间的最佳距离以0.04m为宜，其次提出运用加速度响应值识别伤损。最后，研究应力波在无砟轨道结构中的传播规律，通过计算响应点的频域值，反算出了不同深度的伤损，与预设伤损基本一致，说明该方法可较准确定位伤损深度。 两种检测方法的理论计算结果都能识别无砟轨道混凝土结构中伤损的有无及伤损深度，为了检验实际工程中的检测效果，制作了带有不同尺寸伤损的无砟轨道结构模型进行模态试验和冲击回波试验，结果表明这两种方法的结合可较好的识别伤损的有无和伤损的空间位置。 |
| 作者： | 胡志鹏 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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