《现代传感器技术》word版

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1、研究生课程考试答题纸石家庄铁道大学培养单位：大型结构研究所学科专业：安全技术及工程课程名称：现代传感器技术任课教师：李剑芝学生姓名：张纪松学号：120121903考试日期：2013年01月04日研究生学院第22页研究生课程考试答题纸摘要：高速、重载铁路线路的建设对我国传统铁路设计、施工、检测等提出了新的挑战。特别对路基沉降及变形的要求显著提高，这就需要对线路路基的沉降与变形进行长期监测，对不符合要求的路基及时进行维护，同时研究不同条件下路基的沉降与变形规律。针对路基沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力，无法实时掌握路况信息的问题，目前有研制开发了的温

2、度不敏感型光纤光栅沉降位移传感器，其量程达到100mm，测量精度0.1mm。此外还有对CCD检测系统的优化，对光学系统进行设计，信号采集系统以及数据处理方法进行研究，并进行相关实验。关键词：路基沉降路基沉降变形光纤光栅CCD光纤传感技术1.绪论近年来,为了满足我国铁路交通建设事业的不断发展,以及列车提速等多方面的要求,高速铁路的广泛修建已经成为我国铁路交通事业发展的必然趋势。在铁路线路工程的设计与施工中,路基沉降观测是重要的技术管理项目之一,对于工程项目整体质量的实现也具有重要的意义。路基是承受高速铁路轨道结构重量和列车载荷的基础,也是线路工程中最不

3、稳定、最薄弱的环节,因此,在高速铁路的建设过程中,科学、合理的运用路基沉降观测技术是提升工程质量,确保项目交付使用后路基、轨道、桥梁的稳定性,满足设计要求的关键项目。2.路基沉降的概述路基沉降与许多因素有关，诸如土地因素、施工因素、路堤荷载的大小、运行期的交通量以及时间因素等。它是动态的，随着上述因素的变化，受力与沉降情况也发生变化。荷载不断增大的过程中，路基土体从弹性状态进入塑性状态，然后进入屈服状态，直到极限状态，最后到破坏状态。第22页研究生课程考试答题纸从内因上讲，路基沉降往往是土层孔隙发生压缩变形，引起路基在竖直方向的变形；从外因上讲，路基

4、沉降是由外荷载作用在地基上，并在地基中产生附加应力，附加应力使土体原有的应力状态发生变化，使地基土产生竖向、侧向和剪切变形，导致各点竖向和侧向位移，竖向位移即为沉降。路基沉降的主要危害有以下二个方面：①由于沉降、不均匀沉降，会引起的轨道下沉和轨面弯折，影响线路的平顺性。②在通过桥梁的轨道中，必然存在桥台与路基的沉降差，当列车驶过这些地段时，由于轨道刚度和变形发生突变，使得轮轨间的动力作用增大，从而引起轨道破坏，影响行车的平稳性与安全性。2.1路基沉降变形相关概念2.1.1变形的定义线下结构由于荷载、环境等作用引的起随时间发生的位移。2.1.2沉降的定

5、义基础设施在竖直方向产生的变形，包括下沉和隆起，向下为“正”，向上为“负”。2.1.3工后沉降的定义有砟轨道工后沉降定义：有砟轨道基础设施竣工铺轨工程（包括铺碴）开始时的沉降量与最终形成的总沉降量之差。无砟轨道工后沉降定义：在铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉降量。2.1.4差异沉降定义(无砟轨道）在铺轨工程完成以后，路桥或路隧等连接处产生的沉降差。2.1.5折角的定义(无砟轨道）在铺轨工程完成以后，路基与桥梁或隧道间由于过渡段沉降造成的弯折角度。2.2路基沉降的组成第22页研究生课程考试答题纸路基总沉降是由不同阶段的沉降组成，与铁路运营直接相关的是

6、路基的工后沉降，要注意有砟轨道和无砟轨道对工后沉降计算的起点是不一样的。有砟轨道和无砟轨道对工后沉降计算的起点是不一样的，有砟轨道工后沉降从B点开始计算，无砟轨道从A点开始计算。路基的工后沉降主要由三部分组成：①路基填土的压密下沉；②行车引起的基床累计变形；③地基产生的路基工后沉降2.2.1路基填土压密下沉路基填土压密下沉是由填土自重引起的，主要发生在两个阶段，第一是施工阶段的下沉，不计入工后沉降；第二是施工完成后对后期运营有影响的工后沉降。由于路基是散体材料填筑而成的，其填土产生一定的压密下沉是正常的，其大小取决于填料和压实质量。按下列方式考虑：根

7、据目前各国的经验，路堤填土总的压密下沉量中有相当一部分是施工期间完成，对于剩下部分的工后沉降还没有较好的算法，工后沉降大概占总的压密下沉量的1/3。A日本按路堤高度的0.1～0.5%计算。B德国按公式s=h2/3000（h为路堤高度，单位m）估算。C我国按路堤高度的0.1～0.5%估算。D按照现在高速铁路和客运专线对路基填料、压实质量严格要求，按上述方法估算得到的数值是偏大的。若能合理安排施工并有一定的放置时间，路基本体的压密沉降很小可以在施工期间基本完成，不计入工后沉降2.2.2行车引起的基床累计下沉运营阶段由于行车（动应力作用）引起的基床累计下沉

8、，主要是列车通过道床传递到路基面的动荷载引起道床嵌入基床的下陷量。根据日本经验一年运营后的累计下沉量1～2.