基于离散元法的道砟胶固化道床力学特性模拟

针对有砟轨道稳定性差的问题。在铁路的养护维修工作中,对道砟进行胶固化处理,形成了一种较稳定的新型道床形式-胶固化道床。根据道砟胶固化道床的特点,分别选择了道砟颗粒级配和聚氨酯粘结剂中A组多异氰酸酯、B组聚合物多元醇的使用配比作为变量,对2种不同级配和3种不同配比的道砟胶固化道床的力学特性进行了研究;采用三视图立体重建的方法对道砟颗粒的几何形状进行基础重建,获得了较为真实的道砟颗粒结构;在离散元仿真计算中,通过粘结模型建立的道砟胶固化道床模型进行仿真模拟。研究结果表明:在道砟胶固化道床中,采用宽级配和A:B=3:2的道砟胶配比更有利于提高道床的力学特性。

道砟胶对道床参数的影响研究

为了明确经过道砟胶组织后,道床参数的变化情况,在试验室进行了轨道实尺模型试验,测试了喷道砟胶前后道床纵、横向阻力、支承刚度的变化情况。试验结果表明:如果喷胶量为48 kg/m3,枕底、枕间及砟肩都喷道砟胶时,道床纵向阻力大约提高8.5倍,横向阻力大约提高17.4倍,加载的竖向力为140 kN时支承刚度提高37.6%,并且在卸载5 min内轨枕位移约恢复90%。因此,道砟胶可以应用在小曲线半径无缝线路、无砟轨道向有砟轨道的过渡段上,以提高道床横向阻力、调整道床支承刚度。

道砟胶对过渡段道床参数的影响规律研究

为研究道砟胶对道床参数的影响规律，选取某新建重载铁路2处隧道地段的有砟一无砟过渡段进行现场测试，结果表明：道砟胶结后道床的整体性迅速增强，但随着列车的振动碾压，胶结道床的受力状态得到进一步调整，故心（道床胶结4个月后的支承刚度）可以较真实地反映道砟胶对道床刚度的影响；随着K（碎石道床的支承刚度）的提高，K／‰逐渐增大，而后趋于稳定，当K0≥70kN／mm，h（枕下黏结厚度）为210～260mm时，心／K主要与断面黏结形式有关，全断面、部分断面和局部断面黏结时，比值分别为2．8，1．66和1．35；全断面／部分断面和局部断面黏结时，可将道床纵、横向阻力提高到规范要求值的6倍和3倍以上，但考虑到局部断面黏结受枕底黏结区域影响大，在道床阻力不足的地段，应黏结肩砟。

道砟胶分段固化道床动力性能测试与分析

为解决有砟-无砟轨道过渡段病害较严重的问题,在部分线路上采用道砟胶分段固化道床技术控制道床的沉降。道床固化后,对过渡段固化道床进行动态测试。研究结果表明:道砟胶分段固化后的线路满足安全性指标;分段固化后的道床动态刚度逐段增大,道床局部黏结断面、部分黏结断面、全黏结断面分别达到91,126和273k N/mm,较有砟道床断面分别提高1.28倍、1.75倍和3.78倍;轮轨力、减载率、钢轨垂向加速度自有砟轨道至道床全固化断面逐渐增大;钢轨垂向位移、轨枕垂向位移、轨枕垂向加速度自有砟轨道至道床全固化断面逐渐减小,实现了从无砟轨道到有砟轨道的过渡效果。

高速铁路用道砟胶性能及应用研究

采用分子设计改变硬段(异氰酸酯)含量的方法,通过多异氰酸酯和聚醚多元醇反应,制备了一系列不同强度和韧性的高速铁路用道砟胶。研究结果表明:当硬段质量分数为40%～50%左右以及采用有机铋作催化剂时,所制备的道砟胶物化性能最好,成功应用于京沪高铁、黄河大桥以及哈大铁路等道砟的粘接,现场施工效果良好。

道砟胶应用于有砟-无砟轨道过渡段的关键控制技术

通过对有砟-无砟轨道过渡段存在问题的分析,指出过渡段最主要的病害为接合部地段薄弱和后期道床沉降差异大;采用道砟胶将散粒体道砟粘结起来可以解决这2个问题。针对目前国内采用道砟胶后存在的问题,总结了施工道砟胶的关键控制技术;提出应从设置位置、道砟质量、施工过程及材料质量、施工初期质量和施工后期质量5个方面来控制道砟胶的施工质量,并从根本上解决有砟-无砟轨道过渡段病害造成的频繁维修问题,达到后期养护维修工作量少的目的。

道砟胶对加强道床刚度的作用

为探讨道砟胶对加强道床刚度的作用,进行了现场试验,测试了喷涂道砟胶前后道床刚度的变化。结果表明,通过喷涂道砟胶,道床刚度可增大36%以上。因此,喷涂道砟胶可作为加强道床刚度的一种新的有效方法。

道砟胶在道床过渡段的应用与施工

为明确道砟胶在改变道床过渡段刚度方面的作用,进行了室内试验,测试了不同用胶量时的道床支承刚度,并对其施工方法及方式进行研究。结果表明,通过改变枕底道砟胶的用量达到调整道床刚度的目的,可以将其作为一种新的施工方式。道砟胶的手动施工和机械施工各有所长,施工中可将二者结合使用。

道砟胶固化道床力学特性的离散元分析

为探究道砟胶的使用对有砟轨道道床的影响规律,采用镶嵌式组合颗粒单元构造道砟颗粒,根据相关文献确定道砟胶的黏结模型和刚度模型,利用单轴压缩试验和三点弯曲试验确定道砟胶固化道床的细观力学参数,基于离散元法对道砟胶固化道床开展数值模拟,系统分析道砟胶用量和加胶深度对道砟胶固化道床力学特性的影响。模拟结果表明:随着道砟胶加入量的增大,道床的累积沉降量减小且累积沉降量的振幅减小,道床的刚度逐渐增大且增大趋势逐渐趋于平缓;当道砟胶加入量为48 kg/m^3时,道床的累积沉降量最小且刚度最大;随着道砟胶加入深度的增大,道床的累积沉降量减小且累积沉降量的振幅减小,道床的刚度与道砟胶加入深度呈线性关系;道床全部加入道砟胶时道床的沉降量最小且刚度最大。

道砟胶用于高速铁路有砟——无砟过渡段的应用研究

基于弹性地基梁理论和轨道变形分配法,提出了道砟胶用于高速铁路有砟-无砟过渡段的三级过渡方案,并建模分析了辅助轨对轨道刚度和过渡方案的影响。结论如下:过渡方案可为道砟胶应用于高速铁路有砟-无砟过渡段提供理论指导;辅助轨对轨道刚度和过渡方案的影响均很小。

无砟轨道与有砟轨道过渡段道砟胶施工技术探讨

从津秦客专唐山站无砟轨道与有砟轨道过渡段道砟胶的喷涂施工实践出发,主要探讨了道砟胶喷涂的施工技术。利用喷涂机微电脑自动化、高精度的控制,保证道砟胶各组份按照设计配比混合,保障了原材料质量;同时利用自动化控制泵送技术,使得道砟胶在喷枪内充分混合,极大地缩短了胶体混合液与道砟接触前的活性时间,有效地控制道砟胶在活性时间内与道砟充分作用,保证了道砟胶的粘结质量。

高速铁路路基不均匀沉降对胶黏道砟道床过渡段的影响研究

以中兰客专某车站为例,采用ABAQUS有限元软件建立胶黏道砟道床过渡段的车辆-轨道-路基空间耦合模型,分析列车双向行驶时不平顺激励下折角沉降差异值的影响规律。研究结果表明:折角沉降差异值增大时,列车从无砟轨道至有砟轨道钢轨垂向振动位移与轮轨力增大幅度明显大于反向行驶;上行和下行钢轨垂向位移最大峰值点均处在折角沉降起点9m的位置,而车体垂向加速度、轮轨垂向力上行和下行其峰值点位置均不相同。

高速铁路胶粘道砟固化道床的动力学特性

采用ABAQUS有限元软件建立车辆-轨道空间耦合模型,对列车荷载作用下的胶粘道砟固化道床的动力学特性进行仿真分析,并探讨道砟胶用量和固化深度对道床动力学特性的影响。研究结果表明:采用胶粘道砟能够显著提高道床的振动加速度和动应力,降低道床的垂向位移,且动力性能的改善与道砟胶用量和道砟胶固化深度呈正相关关系。

聚氨酯在铁路道砟粘结技术中的应用综述

有砟轨道在薄弱地段的维修工作频繁、轨道几何形位保持难度大。利用聚氨酯材料将散体道砟粘结起来,可增强轨道结构并延长维修周期。通过对国外处理有砟轨道薄弱地段的聚氨酯道砟粘结技术进行分类总结,并与国内进行对比分析。结论为:(1)归纳总结了聚氨酯道砟粘结技术在国内外应用的断面粘结形式;(2)对比分析了聚氨酯道砟粘结技术在国内外新建铁路有砟-无砟过渡段的应用情况,给出了建议的过渡段粘结形式;(3)既有线宜采用道砟胶固化道床,并根据病害的位置和路基排水功能,选择影响维修的或不影响维修的断面粘结形式。

高速铁路有砟与无砟轨道过渡段优化设计研究

以大(同)西(安)高铁有砟轨道与CRTSⅠ型双块式无砟轨道过渡段为研究对象,开展轨道过渡段动力性能仿真计算,并以钢轨挠度变化率为评价指标分析过渡段有、无道砟粘结措施时的轮轨动力响应结果,从动力学角度对过渡段是否可以取消道砟粘结措施提出建议。

聚氨酯材料在高速铁路上的应用

综述了近来聚氨酯材料在高速铁路上的应用研究进展,涉及无砟轨道灌封胶,道砟胶,弹性垫板,防水涂料,弹性轨枕以及调高支座等。