高速铁路主跨320 m钢-混部分斜拉桥无砟轨道适应性研究

南玉高铁六景郁江特大桥设计将钢-混部分斜拉桥结构引入时速350 km高速铁路领域,而300 m级以上大跨度桥上无砟轨道的竖向变形极易超限,影响列车通过的安全性和舒适性,因此,系统研究在此大跨桥梁结构上铺设无砟轨道的适应性十分必要。通过建立有限元及动力学模型,分析不同组合工况下无砟轨道结构的变形特点及动力特性,运用60 m弦测法探究各工况下无砟轨道的线形变化规律,从而确定大跨度钢-混部分斜拉桥铺设无砟轨道的适应性,并对设计和施工提出合理化建议。主要结论如下:在各种不利组合荷载作用下,桥上无砟轨道结构强度满足规范要求,列车通过大桥的各项安全性与舒适性指标均满足规范要求;混凝土收缩徐变和斜拉索升降温是影响无砟轨道线形标准的两大主因,应在无砟轨道施工前确保足够的沉降观测期和收缩徐变释放期,并充分考虑拉索的保温设计;在温度组合荷载作用下,桥上无砟轨道的60 m弦测不平顺幅值为6.79 mm,满足高速铁路静态验收标准;但在叠加列车荷载和收缩徐变后,变形弦测值均出现Ⅱ级及以上超限,通过合理设置预拱度后可有效改善轨道平顺性标准。

高原地区无缝道岔健康监测研究

研究目的:无缝道岔是无缝线路的关键技术之一,高原地区的气候复杂使其受力更为复杂,为保证列车的安全运营,有必要对其进行长期实时健康监测。本文针对高原地区无缝道岔构建实时健康监测系统,并对一组道岔进行为期2个月的在线监测,对监测期内的轨温、尖轨尖端位移及尖轨断轨进行相应分析。研究结论:(1)钢轨温度变化趋势与气温变化趋势相同,最高轨温始终高于日最高气温,平均差值为11.75℃,其出现时间总体来讲早于气温出现3 h左右;(2)最低轨温与气温值基本相同,其出现时间也基本相近,大致于早上7:00—8:00出现;(3)钢轨温度和大气温度之间存在较好的一次线性关系,当气温变化1℃时轨温变化约为1.5℃;(4)尖轨尖端的纵向位移变化趋势与气温和轨温变化趋势相同,与气温间呈一次线性关系;(5)本文研究可为高原地区无缝道岔的养护维修提供数据支撑。

重载铁路钢轨焊接不平顺对道床动力特性的影响

在车轮反复碾压作用下,钢轨接头区域易出现马鞍形不平顺、低塌等缺陷。为分析重载铁路钢轨焊接不平顺对有砟道床动力特性的影响,首先建立车辆-轨道耦合动力学模型,计算钢轨焊接不平顺影响下的轨枕上动压力;然后采用离散元分析方法,建立有砟轨道结构二维模型,将焊接不平顺影响下的轨枕上动压力作为荷载输入,模拟分析钢轨焊接不平顺对有砟轨道结构道床动力特性的影响。结果表明:钢轨焊接不平顺显著增加了接头两侧轨枕上动压力,且不平顺短波波长越长,影响范围越大,当波长为0.2 m、波深为0.7 mm时,接头两侧轨枕上动压力增加显著,最大值相较于随机不平顺时增加了50.52%;随着焊接不平顺短波波长的减小及波深的增加,道床垂向加速度、摩擦耗能以及累积变形均随之增加;道砟颗粒间最大接触力受焊接不平顺影响较为显著,尤其当短波波深大于0.5 mm时,最大接触力随波深增加而显著增大;当短波波长为0.1 m、波深为0.7 mm时,相较于随机不平顺,道床应力增加55.89%,距道床顶面0.15 m深度处的道砟颗粒加速度增加了449.42%。

预拱度对大跨斜拉桥车辆动力特性影响研究

研究目的:针对大跨斜拉桥成桥后线形易偏离理论设计线形,影响列车运行安全性和平稳性这一重难点问题,设置合适的预拱度是有效的方法之一。本文建立车辆-轨道-桥梁三维耦合动力学模型,对某主跨330 m特大桥在最不利荷载线形基础上叠加4种预拱度下的车辆动力响应进行分析,探究不同预拱方案对大跨斜拉桥车辆动力响应的影响规律。研究结论:(1)有无预拱度设计列车通过大跨桥时的安全性指标与舒适性指标均满足规范要求,且安全冗余较多;(2)设置预拱线形能够有效降低车体垂向加速度,提高列车乘坐舒适性;(3)大跨桥最不利位置为桥塔和主跨跨中处,需加强施工质量控制,在运营中注意观测养护,以保障列车的运行安全和乘坐舒适性;(4)本研究成果可为大跨斜拉桥的预拱度设计、施工及运维提供参考。

轨道板与砂浆粘结试验及内聚力模型参数研究

研究目的:目前轨道板与CA砂浆层离缝损伤是我国CRTSⅡ型板式无砟轨道主要损伤形式,本文为研究砂浆层离缝损伤机理,制作混凝土和砂浆复合试件进行劈拉和剪切模型试验,采用数字图像相关(DIC)技术得到加载过程的层间应变场分布,分析得到内聚力模型参数,并采用有限元软件计算内聚力模型参数且与试验结果进行对比验证,得到轨道板与砂浆层间力学特性及其破坏模式。研究结论:(1)DIC技术能较好地描述复合试件的层间应变场分布,以及层间损伤、裂纹萌生、扩展及破坏的全过程;(2)轨道板与砂浆层间粘结破坏属脆性破坏,层间法向和切向张力-位移关系均表现为双线性关系;(3)轨道板与砂浆层间参数可取法向内聚强度1.792 MPa、界面刚度708.485 MPa/mm、临界断裂能0.025 2 mJ/mm^2,切向内聚强度0.956 MPa、界面刚度63.039 MPa/mm、临界断裂能0.018 mJ/mm^2;(4)本研究成果可用于分析轨道板与砂浆层间损伤开裂行为,可为Ⅱ型板式轨道结构的设计及维修提供理论依据。

无砟轨道层间裂纹内动水压力特性分析

在雨水丰富和排水不畅的地区,水对无砟轨道层间裂纹扩展的影响比较突出.为研究高速列车作用下无砟轨道裂纹内水压力的分布规律及压力大小的影响因素,基于质量守恒和动量定理,采用控制体积法,导出了裂纹内动水压力分布解析式.应用有限元分析软件ANSYS和CFX,分析了荷载频率、荷载幅值、裂纹深度、裂纹开口量等对动水压力的影响.分析结果表明:沿着裂纹出口的方向,水压力呈减小趋势,其最大值发生在裂纹尖端处;动水压力与荷载频率近似呈二次方关系,与荷载幅值呈线性关系,与裂纹开口量呈一次反比关系.在幅值为10 k N、频率为5 Hz荷载作用下,水压力分布的试验测试结果与理论分析基本一致,两种方法获得的水压力峰值分别为0.177、0.161 k Pa.

无砟轨道混凝土开裂特性模型试验研究

针对无砟轨道连续道床板,按截面等效单元思路,进行模型试验,测试各裂纹产生时的裂纹间距、轴向拉力、钢筋应力、裂纹宽度等情况。研究结果表明:道床板裂纹发展呈现为不稳定裂纹和稳定裂纹两个阶段;最小不稳定裂纹间距比理论计算值略小,且分布范围较大,造成各试件出现的裂纹数量不等;试件开裂时的拉力大多数小于其理论计算值,裂纹一旦产生,其附近钢筋应力突增;目前连续道床板配筋率偏低,强度储备不足,宜适当增加钢筋强度或配筋率。为保证结构安全,可取末次开裂轴力进行设计,或考虑混凝土强度的离散性,取一定保证率条件下的理论开裂轴力进行设计。

基于气象资料的无砟轨道瞬态温度场特性研究

针对无砟轨道瞬态温度场分布问题,基于气象学和热力学原理,建立无砟轨道三维瞬态温度场计算模型,并对成都地区CRTSⅠ型双块式无砟轨道温度场进行分析。结果表明:无砟轨道温度场是由大气温度、太阳辐射、风荷载等因素综合决定的,白天太阳辐射起主导作用,轨道呈正温度梯度,夜间大气温度起主导作用,轨道呈负温度梯度;风荷载通过改变对流换热系数从而影响轨道温度场,具有白天降低正温度梯度,夜间增加负温度梯度的作用,且夜间的作用更明显;随着深度的增加,轨道温度变化幅值逐渐减小,温度极值出现时间逐渐滞后,且温度呈非线性分布特性。开展无砟轨道温度场试验,对轨道温度进行实时监测,试验测试结果与理论计算结果基本一致。

高速铁路300 m以上跨度桥梁线形评价标准研究

目前,既有研究对高速铁路大跨度桥梁结构的线形分析较少,且多选用跨中变形拟合竖曲线的方式进行平顺性评价。以百合郁江特大桥为例,结合现有研究成果和规范要求,采用数值计算,针对高速铁路300 m以上跨度桥梁线形超限问题开展研究。研究结论如下:(1)线形分析时应充分考虑各种荷载出现的概率,单项工况宜进行合理组合以真实模拟实际情况;(2)60 m弦测法、竖曲线半径评价法、舒适度评价法能够较好的对桥梁线形进行评价分析,百合郁江特大桥跨中位置均满足各项评价标准,平顺性较更佳;(3)极端静态工况作用时,双线列车同时经过跨中会造成墩台位置评价指标超限,应加强桥梁结构细部设计并在运营期加强墩台处变形监控;(4)桥梁发生最大竖向变形时,列车动力学响应较好,各项指标均满足行车需求。

道床板钢筋锈蚀的细观力学影响

为探究钢筋锈蚀对双块式无砟轨道道床板混凝土的影响,建立了道床板混凝土细观尺度力学模型,研究了钢筋锈蚀时不同钢筋直径、间距、保护层厚度的道床板受力性能及损伤破坏模式,分析了列车荷载和温度荷载对锈胀钢筋混凝土道床板力学性能的影响.研究结果表明:钢筋锈蚀引起的道床板开裂模式主要与钢筋保护层厚度有关,与钢筋直径和间距关系小;道床板内部裂缝贯通时的锈胀位移随着钢筋间距的增大而增大,当保护层厚度为60 mm,钢筋间距为120 mm时,61.2μm的钢筋锈胀位移就会引起道床板内部裂缝贯通;列车荷载对锈蚀后的道床板损伤影响小,且会使道床板受力趋于均匀;整体降温30℃和负温度梯度荷载均会使锈胀道床板拉伸损伤进一步明显增大,在道床板水平及垂向产生贯通裂缝;整体升温30℃和正温度梯度荷载作用对锈胀道床板损伤影响小.

兰新铁路第二双线大单元双块式无砟轨道温度效应理论分析

采用大单元双块式无砟轨道结构的兰新(兰州—乌鲁木齐)铁路第二双线位于西北大温差地区,温度荷载是影响其服役性能的重要因素。本文建立了长度为19.5 m的大单元板有限元模型,对降温荷载作用下轨道结构的开裂形式和升温荷载作用下轨道结构失稳的可能性进行了模拟和分析。结果表明:开裂成5块小单元板是大单元板受降温荷载作用开裂后的稳定形态;升温荷载将使小单元板间距缩小但不会导致其发生挤压破坏或失稳;道床板内的纵向钢筋对假缝处裂缝宽度的变化有明显抑制作用。

板端脱空对CRTSⅠ型板式轨道动力特性影响试验研究

为研究CRTSⅠ型板式无砟轨道板端脱空对轨道动力特性的影响,铺设无砟轨道实尺模型,人工凿除CA砂浆模拟板端脱空,采用激振车对轨道施加振动荷载,测试并分析轨道振动位移和加速度等动力响应。结果表明:板端脱空对轮重减载率影响明显;板端脱空对钢轨和轨道板位移有一定影响,对底座板位移影响较小;脱空区钢轨和底座板均出现强烈振动,振动加速度约为无脱空的3倍;脱空造成轨道板剧烈振动,振动加速度增加10倍以上;底座板振动在脱空长度30cm时出现峰值,钢轨及轨道板在脱空长度大于70cm时振动加剧明显;随着激振频率的增加,轨道板板端脱空对轨道结构动力响应的影响更加明显。

基于统计分析方法的成都地区无砟轨道温度梯度预测

基于成都地区双块式无砟轨道温度场试验获取的轨道结构实测温度数据,对成都地区无砟轨道温度梯度进行预测分析,利用概率统计方法提出了管理温度梯度建议值。主要结论:无砟轨道结构内部温度在垂向呈非线性分布,且随时间呈周期性变化,正温度梯度极值时的垂向温度分布近似为指数函数;由概率统计方法得到的成都地区各季节温度梯度分布函数,可以得到保证率为99.7%的温度梯度管理值。

路基上CRTSⅡ型板式轨道纵向接缝损伤成因分析

基于混凝土塑性损伤本构关系建立路基上CRTSⅡ型板式轨道有限元模型,探讨温度荷载、层间状态、材料质量等对宽接缝处混凝土损伤的影响,分析宽接缝损伤产生的原因。结果表明:正常状态下,因混凝土材料极限抗拉强度较小,其受拉损伤程度远大于受压损伤程度;若轨道板与宽接缝混凝土粘结较好,则轨道板在降温荷载作用下会沿着"假缝"开裂,符合设计的初衷;当轨道板与砂浆层之间出现离缝时须及时修复,以免在温度荷载作用下加大宽接缝损伤;若宽接缝处混凝土强度下降,则轨道结构损伤明显增大,现场施工应保证宽接缝处的混凝土质量;轨道板与宽接缝之间的离缝病害会加剧轨道板与砂浆层层间离缝的发展,应及时修复。

双层混凝土复合梁静动态弯拉破坏模式分析

针对无砟轨道层间损伤的问题,开展了双层混凝土在共同受力下协同工作性能的研究.从细观视角出发,运用图像处理技术获得试件表面骨料的分布状态,建立了双层混凝土复合梁的二维细观模型;对混凝土4点弯拉试验进行模拟与验证,探究了加载应变率对混凝土梁弯拉破坏模式、弯拉强度及应力位移关系的影响.研究结果表明:从力-位移曲线和破坏模式两者来看,数值模拟结果和试验结果都较为接近,说明运用细观尺度计算模型模拟混凝土开裂过程的方法是可行的;高加载应变率1×10^(-2)/s、1×10^(-1)/s下,双层混凝土之间的交界面处会出现较大损伤;在1×10^(-3)/s、1×10^(-2)/s、1×10^(-1)/s加载应变率下,最大承载应力分别为1.50、6.41、14.40 MPa,混凝土裂纹由沿薄弱交界面周围扩展的单一裂纹型式转变为复杂的多裂纹型式,且裂纹宽度急剧增加,损伤破坏扩展至整个受拉区.

齿轨铁路齿轨系统及轨下基础研究

齿轨铁路采用齿条与齿轮相啮合的方法,以提高线路的爬坡能力。齿轨铁路轨道由齿轨系统、钢轨、轨枕、道床等组成,适用于以旅游观光为主的大坡度山区。具有爬坡能力强、占地面积小、建设对环境破坏小等优点,已在国外得到大量使用,我国在多个旅游地也规划了齿轨铁路。系统研究齿轨系统的种类、轮轨-齿轨过渡装置、齿轨轨下结构,研究表明:在齿轨系统选择时,应综合考虑轨道下部基础、线路建设环境、施工难易程度等因素;过渡装置以三段缓冲入齿装置为最优;由于齿轨轨枕受力的特殊性,使得钢枕适用于齿轨铁路,对钢枕结构优化可延缓道砟劣化,提高道床稳定性,减少养护维修费用。

四氟板型扣件阻力测试

近几年来,我国无缝线路里程大幅增长。扣件阻力能有效抵抗无缝线路伸缩,无砟轨道纵横向阻力主要取决于扣件。本文对采用加四氟板的普通轨下橡胶垫板和复合橡胶垫板时的WJ-7扣件分别进行单对扣件阻力测试。测试结果表明:随着四氟板厚度的增加,四氟板扣件的纵向阻力有减小的趋势;复合橡胶垫板扣件单对扣件阻力比四氟板扣件要小;采用相同厚度的四氟板,工字型四氟板扣件比矩形四氟板扣件的单对扣件阻力要小。选用轨下垫板时,建议考虑新研发的加工字型四氟板的普通垫板,其扣件阻力比复合橡胶垫板要高。

语言风格学视角下的工程俄语翻译浅析

语言风格学是一门从修辞学和文艺理论中分化出来的有关语言运用的新兴学科;工程俄语是科技风格的俄语,是工程技术领域的交流语言。从语言风格学的视角来讨论工程俄语在词汇和语法等方面的特点以及结合实例分析工程俄语的翻译可知,只有正确的掌握专业术语、精准记忆缩略语、准确翻译同根词、把控翻译对象的间架结构,才能提高工程俄语的口头、书面翻译技巧和准确性。与此同时,还应基于俄语和中文的不同语言特点,将工程俄语同译者母语(即中文)相比较,处理好翻译的语序和取舍关系,并且不断积累和更新相关科技知识,才能做好工程俄语的翻译。

双块式无砟轨道道床板早期温度场特性研究

研究目的:为探究道床板早期温度场变化特性,确定温度应力的起点温度,本文建立无砟轨道温度场计算模型且用试验验证模型的准确性,并考虑道床板混凝土水化热效应及养生方式的影响,计算分析浇筑初期道床板零应力温度等指标。研究结论:(1)在道床板混凝土浇筑前3天水化热对早期温度场影响显著,道床板在不同浇筑时刻的零应力温度差别显著,T1最大值一般出现在4:00~8:00时间段内浇筑的混凝土中,最小值一般出现在20:00左右浇筑的混凝土中,上午浇筑的混凝土比下午浇筑的T1值高;(2)塑料薄膜养生下道床板的早期温度T1、Tmax最大,自然养生和绝热养生次之,土工布养生最小,土工布和塑料薄膜养生下的板中T1、Tmax均高于浇筑温度20℃左右;(3)浇筑温度对道床板零应力影响较大,取浇筑温度为初始温度的方法会大大低估降温幅度值;(4)本研究成果可为双块式无砟轨道的设计、施工及养护维修工作提供一定的理论依据。

温度梯度与板下脱空对列车轨道系统动力响应的影响

砂浆脱空是CRTSⅠ型板式无砟轨道典型病害之一,其与温度梯度荷载共同作用下,轮轨系统受力状态将受到较大影响。本文运用轮轨系统动力学原理和有限元法,建立列车-无砟轨道-路基系统耦合动力空间模型,计算分析温度荷载、脱空长度对车辆及轨道系统动力响应的影响。结果表明:温度梯度荷载仅对轨道结构动力响应影响较大;温度梯度荷载与板下脱空同时存在,脱空长度超过0.8m时,其对车辆及轨道系统动力响应影响较大,尤其当轨道板存在正温度梯度110℃/m、行车速度350km/h、脱空长度1.2m时,轮重减载率为1,严重威胁行车安全。建议高速铁路无砟轨道脱空长度不超过0.8m,并加强极端气候下的损伤检测。