T/CECS 1499-2023 铁路混凝土疲劳性能试验规程

中国工程建设标准化协会标准

铁路混凝土疲劳性能试验规程

Specificationoftestingforfatigueofrailwayconcrete

T/CECS1499-2023

主编单位：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所

批准单位：中国工程建设标准化协会

施行日期：2024年5月1日

中国建筑工业出版社

2023北京

目。

《铁路混凝土疲劳性能试验规程》（以下简称规程）是根据中

国工程建设标准化协会《关于印发（2021年第二批协会标准制

订、修订计划〉的通知》（建标协字〔2021〕20号）的要求进行

编制。编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国

际标准和国内先进标准，并在广泛征求意见基础上，制定本

规程。

本规程共包括6章和1个附录，主要内容包括：总则、术语

和符号、试件、仪器与设备、抗压疲劳试验、抗折疲劳试验等。

本规程的某些内容可能直接或间接涉及专利，本规程的发布

机构不承担识别这些专利的责任。

本规程由中国工程建设标准化协会铁道分会归口管理，由中

国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所负责具体技术内

容的解释。执行过程中，如有意见或建议，请反馈给中国铁道科

学研究院集团有限公司铁道建筑研究所（地址：北京市海淀区大

柳树路2号，邮编：100081，邮箱：scyzqiang@l63.com）。

主编单位：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研

究所

参编单位：北京交通大学

中国铁路经济规划研究院有限公司

中铁工程设计咨询集团有限公司

东南大学

深圳三思纵横科技股份有限公司

中铁四局集团有限公司

福州大学

•4•

石家庄铁道大学

中铁十二局集团有限公司

四川升拓检测技术股份有限公司

主要起草人：李化建杨志强易忠来王凯林

高亮蒋金洋黄法礼王振

温浩蔡小培屠海峰余学鹏

章国辉刘志勇梁延峰徐肠

温家馨董吴良袁政成孙德易

王凤娟孙国文赵年全杨政险

吴佳哗谭盐宾王家赫刘竞

杨鲁仲新华王月华冯滔滔

程欢蒋睿李团结

主要审查人：薛吉岗吴少海杨鹏健汪加蔚

桑翠江伍卫凡韦合导元强

夏京亮

•5•

自次

1总则……........….........….........…..................…….(1)

2术语和符号........…...........................................….(2)

2.1术语.........................…...................…..••.•••...(2)

2.2符号.•...............'….....................................….(2)

3试件................……..........…............................….(4)

4仪器与设备…......................................................(8)

4.1－般规定…..........................……........•.............(8)

4.2混凝土疲劳试验机….................…........…….........(8)

4.3疲劳性能检测设备…...........................................(11)

5抗压疲劳试验...........•........................................•.(13)

5.1一般规定…………………(13)

丘2极限荷载和弹性模量........….........….............•......(13)

5.3疲劳性能…….......................……..................….(14)

6抗折疲劳试验...........•........................................•.(19)

6.1一般规定……..........................…….................•.(19)

6.2极限荷载……........…….........………………..........门的

6.3疲劳性能........….........….........…….(1的

附录A试验样表汇总…·….........................•..........•.(23)

用词说明…..........................…..................…........•.(28)

引用标准名录

附：条文说明

•6•

Contents

1Generalprovisions········…....................................…….(1)

2Termsandsymbols························….....................……(2)

2.1Terms…….................…....................................…….(2)

2.2Symbols························································……·…(2)

3Specimen·················…......................................….....•..(4)

4Instructmentandequipment·········…................…........(8)

4.1Generalrequirements··’””.•••••••••••••••••••••••••••••••••••(8)

4.2Concretefatiguetestmachine…..................………….(8)

4.3Fatigueevaluateequipment········….........…………….(11)

5Testofcompressivefatigueproperties·················…….(13)

5.1Generalrequirements··············…......................……(13)

5.2Ultimateloadandelasticmodulus…................……..(13)

5.3Fatigueproperties··············………..................……….(1的

6Testofflexuralfatigueproperties·················………….(19)

6.1Generalrequirements··············….......….......………..(19)

6.2Ultimateload……........…...................…........………·门的

6.3Fatigueproperties…...................................………….(19)

AppendixAStylesheetoftestreport……..............…….(23)

Explanationofwording·················…..................….•.•......(28)

Listofquotedstandards·········…..........................………….(29)

Addition:Explanationofprovisions(31)

•7•

1总则

1.o.1为规范和统一铁路混凝土疲劳性能试验方法，提高铁路

混凝土疲劳性能可靠性和测试准确度，制定本规程。

1.o.2本规程适用于铁路工程中承受列车轮载周期作用的混凝

土抗压疲劳性能与抗折疲劳性能试验。

1.o.3铁路混凝土疲劳性能试验除应符合本规程规定外，尚应

符合国家现行有关标准和现行中国工程建设标准化协会有关标准

的规定。

•1•

2术语和符号

2.1术语

2.1.1混凝土疲劳concretefatigue

循环荷载作用下混凝土内部产生裂纹以及由裂纹扩展导致的

损伤形式。

2.1.2疲劳寿命fatiguelife

疲劳荷载作用下混凝土达到极限疲劳状态时应力循环作用

次数。

2.1.3应力上限upperstress

疲劳试验中的应力最大值。

2.1.4应力下限lowerstress

疲劳试验中的应力最小值。

2.1.5应力水平stresslevel

应力上限与试件轴心抗压强度或抗折强度的比值。

2.1.6应力比stressratio

应力下限和应力上限的比值。

2.1.7荷载频率loadingfrequency

单位时间内外加荷载周期性变化的次数。

口可

2.2符

b一一抗折疲劳试验中混凝土试件截面宽度；

D.，一一η次疲劳循环后混凝土基于冲击弹性波波速的疲劳损

伤变量；

D山，一一η次疲劳循环后混凝土基于超声波波速的疲劳损伤

变量；

•2•

Ee一一混凝土静力受压弹性模量；

Fe一一抗压疲劳试验中混凝土破坏时的极限荷载；

Fr一一抗折疲劳试验中混凝土破坏时的极限荷载；

Fmax一一疲劳荷载上限；

Fmin－一疲劳荷载下限；

f一一疲劳荷载频率；

儿一一－混凝土轴心抗压强度；

h一一抗折疲劳试验中混凝土试件截面高度；

L一一抗折疲劳试验中混凝土试件长度；

l一一抗折疲劳试验中支座间跨距；

R一一－疲劳试验应力比；

R.一一抗压疲劳试验机承压板表面粗糙度；

S一一疲劳试验应力水平：

tc一一超声脉冲法测试混凝土超声波波速试验中锅合剂

厚度；

V；，，一－n次疲劳加载后混凝土试件的弹性波波速；

V;o一一疲劳试验前混凝土试件的初始弹性波波速；

VWI一一η次疲劳加载后混凝土试件的超声波波速；

Vu0一一疲劳试验前棍凝土试件的初始超声波波速；

σmax一一疲劳应力上限；

σmin一一疲劳应力下限。

•3•

3试件

3.0.1混凝土疲劳性能试验试件可通过试模成型或现场钻芯方

法获得，试模成型试件所用的拌合物应从同一盘混凝土或同一车

混凝土中取样，现场钻芯应在有代表性的结构部位进行取样。

3.0.2试模成型抗压及抗折疲劳性能试验的标准试件，应采用

正棱柱体试件；现场钻芯、锯切的抗压及抗折疲劳性能试验的试

件，宜采用正棱柱体试件，当现场条件难以满足时，混凝土抗压

疲劳性能试验可采用圆柱体试件。

3.0.3混凝土疲劳性能试验试件的尺寸应根据粗骨料的最大粒

径按表3.0..3的规定选定。

表3.0.3混凝土疲劳性能试验试件的尺寸要求（mm)

混凝土试件的尺寸

粗骨料最大粒径

抗压疲劳性能试验抗折疲劳性能试验

100×100×300

20100×100×400

或\blOO×300

l.SO×150×450

40150×150×600

或ibl50×450

3.0.4混凝土疲劳性能试验试件尺寸的测量应符合下列规定：

1正棱柱体试件尺寸测量应符合下列规定：

1）边长与高度宜采用游标卡尺进行测量，结果应精确

至0.lmm;

2）相邻面间的夹角应采用游标量角器进行测量，结果应

精确至o.1。。

2圆柱体试件尺寸测量应符合下列规定：

•4•

1）应采用游标卡尺分别在试件的上部、中部和下部相互

垂直的两个位置上共测量6次，取测量的算术平均值

作为圆柱体试件的直径，结果应精确至0.Imm;

2）对于现场钻芯方法获得试件，垂直度应用游标量角器

测量芯样试件两个端面与母线的夹角，取最大值为芯

样试件的垂直度，结果应精确至0.1。。

3试件承压面的平面度可采用钢板尺和塞尺进行测量，测

量时，应将钢板尺立起横放在试件承压面上，慢慢旋

转360°；用塞尺测量其最大间隙作为平面度值；也可

采用其他专用设备测量，结果应精确至0.Olmm。

3.0.5试模成型混凝土疲劳性能试验标准试件的公差应符合下

列规定：

1试件各边长、高度的尺寸公差不得超过lmm;

2试件承压面的平面度公差不得超过O.05mm;

3试件相邻面的夹角应为90。，公差不得超过o.5。。

3.0.6现场钻芯混凝土疲劳性能试验取芯试件的公差应符合下

列规定：

1正棱柱体试件相邻面的夹角应为90。，公差不得超

过o.5。。

2圆柱体试件沿芯样高度的任一直径与平均直径相差不应

超过1.5mmo

3抗压疲劳试件测量公差前，应对试件的端面进行处理，

宜采取在磨平机上磨平端面的处理方法，也可采用聚合物水泥砂

浆或环氧胶泥补平，补平层厚度不宜大于2mm。抗压强度低于

30MPa的芯样试件，不宜采用磨平端面的处理方法；抗压强度

高于60MPa的芯样试件，不宜采用环氧胶泥补平的处理方法。

4抗压疲劳试验试件端面与轴线的垂直度不应超过1。。

5抗压疲劳试验试件端面的平面度公差不应超过0.lOmm,

抗折疲劳试验试件承压线的直线度公差不应超过0.25mrn。

•5•

3.0.7混凝土疲劳性能试验的试件制作应符合下列规定：

1抗压疲劳试验中，每组试件不应少于9个，其中3个用

于测试试件的轴心抗压强度，不少于6个用于测试混凝土抗压疲

劳性能。采用变形性能评价铁路混凝土抗压疲劳性能时，应再制

作3个试件用于测试混凝土的静力受压弹性模量。

2抗折疲劳试验中，每组试件不应少于9个，其中3个用

于测试试件的抗折极限荷载，不少于6个用于测试混凝土抗折疲

劳性能。

3.0.8混凝土疲劳性能试验标准试件的制作应符合下列规定：

1混凝土试件应符合现行国家标准《混凝土物理力学性能

试验方法标准》GB/T50081的有关规定；

2用以检验或控制工程质量的试件，其成型方法宜与实际

施工采用的方法相同；

3混凝土成型从加水开始计算时间不宜超过15min;

4试件的制作报告可按本规程附录A的规定记录。

3.0.9铁路混凝土疲劳性能试验的试模成型标准试件的养护应

符合下列规定：

1混凝土试件拆模后，应立即放人温度为20℃士2"C、相

对湿度大于95%的标准养护室中养护，或在温度为20℃士2℃的

不流动饱和氢氧化钙溶液中养护。

2对于采用蒸汽养护的构件，宜先将混凝土试件随试模进

行蒸汽养护；蒸汽养护结束后拆模，再将混凝土试件置人标准养

护条件下继续养护，混凝土试件的养护龄期为两段养护时间

之和。

3养护至28d龄期时，将混凝土试件从标准养护室或饱和

氢氧化钙、溶液中取出，置于温度为20℃土5℃、相对湿度为60%

±5%的室内条件下继续放置至少28d；试件的养护龄期也可根

据要求确定，但不得少于28d，龄期从加水搅拌开始计时，养护

龄期的允许偏差应符合表3.0.9的规定。

•6•

表3.0.9养护龄期允许偏差

养护龄期（d)56二声84

允许偏差（h)土24±28

3.0.10铁路混凝土疲劳性能试验的现场钻芯取样的试件的制作

应符合下列规定：

1钻芯取样不应对结构产生不利影响，不应在靠近混凝土

构件的接缝或边缘处钻取，试件不应带有钢筋；

2当现场难以取得满足本规程表3.o.3要求的芯样尺寸，

芯样最小截面直径不得小于lOOmm，偏差应为±lOmm;

3钻芯后每个芯样应及时标记，并记录芯样在实体结构中

的位置。

3.o.11铁路混凝土疲劳性能试验现场取芯混凝土试件的处理应

符合下列规定：

1取芯后应进行端面处理，然后将试件置于不超过50℃的

烘箱中烘干至试件每隔24h测量质量差小于0.2g;

2应检查芯样的外观，每个芯样应详细描述，并记录骨料

的最大粒径、形状及种类，粗、细骨料的比例与级配，检查并记

录存在的气孔、麻面的位置、尺寸与分布情况，宜拍照留存；

3现场钻芯试件制作报告可按本规程附录A的规定记录。

3.o.12委托试验可按本规程附录A规定的格式记录。

•7•

4仪器与设备

4.1一般规定

4.1.1疲劳实验的实验室环境相对湿度宜为50%～75%，温度

应保持在20℃士5℃；所用材料、试验设备、容器和辅助设备的

温度宜与实验室温度保持一致。

4.1.2铁路混凝土疲劳性能检测可采用超声脉冲法和冲击回波

法；对于铁路混凝土的抗压疲劳性能试验，还可采用变形试验

方法。

4.2混凝土疲劳试验机

4.2.1混凝土疲劳试验机应具有产品合格证、检定或校准证书，

并应在疲劳试验机明显位置上有名称、型号、制造商、出厂编

号、出厂日期等标识。

4.2.2混凝土疲劳试验机的性能应符合下列规定：

1荷载量程应满足疲劳试验的荷载上限和下限要求，疲劳

试验的荷载下限不应小于试验机最大荷载的3%，荷载上限不应

大于最大荷载的80%。

2疲劳试验机应符合现行行业标准《轴向加力疲劳试验机》

JJG556中准确度为1级的规定。

3试验机应具有位移控制和荷载控制两种模式，且应具有

加荷速度指示装置或加荷速度控制装置，并应能根据程序稳定地

加荷。控制系统的采样频率和控制频率至少应达到lOkHz，控

制系统应支持外接4通道变形采集的能力。

4作动器行程不应小于±75mm。

5试验净空间不宜低于600mm，横梁可升降调节。

•8•

4.2.3用于铁路混凝土抗压疲劳试验机及抗压疲劳试验装置

（图4.2.3）的性能应符合下列规寇：

4mHJ

~

e叫

『马

~·、a咽－『，l:_E』I~工

b飞「丁丁

2b2b

(a）正视图。）左视图

l一上钢垫板；2一试件；3一下钢垫板

图4.2.3抗压疲劳试验装置示意图

1作动器位移达到lmm时，疲劳试验机的荷载频率不小

于20Hzo

2荷载上限小于SOOkN时，所加荷载当前偏差不得超过荷

载上限的1.0%。当荷载上限不小于500kN且小于1500kN时，

所加荷载当前偏差不得超过荷载上限的0.5%。

3球座应转动灵活，宜置于试件顶面，并凸面朝上。

4试验时试验机上、下承压板的平面度公差不应大于

0.04mm，平行度公差不应大于O.05mm，表面硬度不应小于

55HRC，板面应光滑、平整，表面粗糙度不应大于O.8µm。

s当压力试验机上、下承压板的平面度、表面硬度和粗糙

度不符合本条第4款的规定时，上、下承压板与试件之间应各垫

•9•

一块钢垫板。钢垫板的平面尺寸不应小于试件的承压面积，厚度

不应小于25mm；钢垫板应机械加工，钢垫板承压面的平面度、

平行度、表面硬度和粗糙度应符合本条第4款的规定。

4.2.4用于铁路混凝土抗折疲劳试验机及抗折疲劳试验装置

（图4.2.4）的性能应符合下列规定：

T

斗

i

(a）正视图(b）左视图

l一加载头；2一试件；3、4一支座头

图4.2.4抗折疲劳试验装置示意图

1作动器位移达到lmm时，疲劳试验机可施加荷载频率

不应小于20Hz。

2疲劳试验机荷载达到设定应力上限与应力下限时，所加

荷载当前偏差不得超过应力上限的1.5%。

3试验机支座头与加荷头平行度公差不应大于O.05mm。

钢制加荷头应使荷载垂直作用于试件跨中位置。

4接触的两个支座头和加荷头应采用直径为20mm～

40mm、长度不小于Cb+lOmm）的硬钢圆柱，支座立脚点应为

固定佼支，其他2个应为滚动支点。

4.2.5疲劳试验机有下列情况之一时，应进行检定或校准：

1疲劳试验机首次启用前；

2超过检定或校准有效期；

3仪器修理或更换主要测量配件、作动器后；

•10•

4仪器遭受撞击或其他损害。

4.2.6混凝土疲劳试验机的保养应符合下列规定：

1若设备较长时间内停用，每月应通电1次，每次不宜少

于lh;

2设备使用完毕，设备表面应擦拭干净，存放或工作时均

应防尘4

3在搬运过程中应防止碰撞和振动；

4设备使用中应避免摔损和撞击F

s采用液压驱动的疲劳试验机应定期检测液压油并及时

更换；

6定期检查冷却设备的冷却介质，当余量不足时应及时

补充。

4.3疲劳性能检测设备

4.3.1疲劳性能检测设备应符合下列规定：

1设备应具有产品合格证、检定或校准证书；

2设备应在环境温度为0℃～40℃、空气相对湿度不大于

80%、电源电压波动范围在标称值土10%内正常工作。

4.3.2疲劳性能检测设备的性能指标应符合下列规定：

1微变形测量装置的性能指标应符合下列规定：

1）试件截面尺寸为lOOmm时标距应为150mm，试件截

面尺寸为150mm时标距应为200mm，可在试件两侧

相对的位置上同时测量；

2）承受等幅疲劳荷载