温度荷载作用下高铁纵连无砟轨道板间接缝界面损伤研究

高铁纵连板式无砟轨道的板间接缝作为一种后浇结构,在极端温度荷载作用下易出现界面脱黏等病害,不仅影响轨道结构整体纵向刚度及连接稳定性,同时对列车运行安全造成威胁。为探究温度荷载作用下板间接缝的界面损伤分布规律,首先,在无砟轨道内部布设温度传感器获取轨道板的温度场,基于实测数据制定轨道板温度分析工况;然后,基于双线性内聚力理论,建立同时考虑预应力钢筋作用及板间接缝界面损伤的纵连板式无砟轨道模型,并从垂直和水平方向分析实际温度场作用下接缝界面的损伤规律及分布差异;最后,将仿真结果与现场接缝损伤情况进行对比,确定接缝界面最不利受力位置,为指导工务部门精细化检修作业提供参考。结果表明:轨道板实际温度梯度存在超过高速铁路设计规范的情况;整体降温与负温度梯度耦合作用为最不利加载工况,垂直方向上宽接缝与轨道板垂直接触界面以及窄接缝与砂浆层接触界面损伤尤为严重;水平方向上接缝界面在邻近预应力钢筋区域可能存在隐蔽病害,在平均升温18.92℃时接缝界面在该区域均出现损伤,工务部门应加强关注接缝界面在预应力钢筋布置区域的损伤发展。

黄土变刚度组合桩复合地基及其工作性能研究

考虑到西北地区阶地黄土的特殊工程地质条件,为了更好地契合当地工况,满足高铁路基的沉降控制指标,本文提出了一种变刚度组合桩复合地基,并进行了现场载荷试验,研究了其承载特性、桩土应力比与桩周土挤密系数变化特征;通过数值模拟,深入研究了变刚度组合桩桩体与桩周土体地应力变形分布特征。结果表明:相比于水泥土挤密桩,变刚度组合桩复合地基能够更有效地控制沉降;地表处桩土应力比特征更接近柔性桩,具备柔性桩复合地基的变形协调能力;变刚度组合桩复合地基能够产生土拱效应,从而更好地发挥桩体的端承作用,降低复合地基下层桩间土所受的荷载,以契合阶地黄土区特殊的工程地质条件。

纵连板式轨道脱空对行车安全可靠性的影响分析

结构脱空是我国高速铁路纵连板式无砟轨道中典型结构病害之一,其存在严重影响了无砟轨道结构的长期服役性能,实现结构脱空病害的定量化评价与管理对线路养修作业具有显著的工程实践价值。采用轮轨耦合动力学和蒙特卡洛混叠建模的方法,根据轮轨系统安全性评价指标,建立了纵连板式无砟轨道服役可靠性方程。其次,针对所建立方程无法显示化求解问题,采用蒙特卡洛法进行轮轨系统可靠度的求解;针对轮轨耦合动力学模型求解时间长的问题,采用长短时记忆神经网络代理模型方法对轮轨非线性映射关系进行表达。最后,提出了纵连板式无砟轨道服役可靠性求解的混合模型,对板端及板中脱空损伤状态下纵连板式无砟轨道服役可靠性分别进行计算。研究结果表明:长短时记忆神经网络代理模型方法可以有效地实现轮轨关系的映射,轮轨动力学计算效率提升27倍。利用长短时记忆神经网络代理模型和蒙特卡洛的混合计算方法对于无砟轨道服役可靠性的求解是可行的。板端脱空病害对脱轨系数可靠性指标影响较板中脱空显著,轨道板端全部脱空对服役可靠性危害性最大,存在结构失稳的风险。建议将结构可靠度指标作为无砟轨道状态管理的指标之一。

核心混凝土缺陷率与缺陷位置对钢管混凝土承载力的影响

为了得到核心混凝土缺陷率与缺陷位置对钢管混凝土构件承载力的影响规律,进行了27根不同缺陷率与缺陷位置的钢管混凝土构件承载力试验。试验分析结果得出:缺陷率相同的条件下,中心位置缺陷时,钢管混凝土构件承载力损失较小,管壁侧位置缺陷时,钢管混凝土构件承载力损失较大;缺陷率为5%时,中心位置缺陷试件较无缺陷试件承载力损失14%,管壁侧缺陷试件较无缺陷试件承载力损失0%;缺陷率为20%时,中心位置缺陷试件较无缺陷试件承载力损失35%,管壁侧位置缺陷试件较无缺陷试件承载力损失59%;缺陷位置相同时,缺陷率越大其承载力损失越大,弹塑性阶段的历程越短;内部缺陷对钢管混凝土构件承载力影响较大,工程中应严格控制钢管混凝土构件的内部缺陷。

土层结构对非饱和毛细水盐运移的影响

层状土层之间孔隙结构和水力学性质的不连续性对土体水盐运移有显著影响。基于现场调查,设计了两种不同粒径土层二元结构组合(黄土-砂质粉土和黄土-粉质黏土)的室内土柱试验,通过模型试验讨论了不同地下水补给条件下土层结构对毛细水分布和盐分累积的影响。试验结果表明:在毛细水补给条件下,黄土-砂质粉土构成的上细下粗型土层结构有利于毛细水盐运移,经过60 d蒸发后,其表层SO_(4)^(2-)含量是上粗下细型土柱的两倍。在无毛细水补给条件下,砂质粉土层中水盐向上迁移总量和迁移速率大于粉质黏土层,最终上细下粗型土柱中上覆土层各层位离子含量均大于上粗下细型土柱。研究结果为层状土区盐渍土病害的防治提供了试验参考。

灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基效果分析

结合兰州至重庆铁路工程兰州市榆中县境内的湿陷性黄土地基的加固,从复合地基承载力,桩身灰土的压实系数,桩间土挤密系数等相关数据出发,对灰土挤密桩加固大厚度自重湿陷性黄土场地铁路地基的效果做了分析,达到了预期的处理效果。

黄土路基沉降变形原因分析及相应的工程处理措施

结合兰州市境内某铁路路基沉降下陷的工程病害,分析了引起病害的原因主要为大厚度湿陷性黄土处理不到位,没有有效地防止水对基地的浸泡,通过对路基两侧增设灰土垫层和石灰桩,有效阻止灌溉用水和地表降水对黄土地基的浸泡,达到减少沉降变形的目的,可为同类工程提供参考。

不同速度条件下轨道不平顺分形特征分析

行车速度是影响列车运行品质的重要因素,不同行车速度引起列车和轨道振动的不平顺波长范围不同。为研究对比不同运营速度条件下轨道不平顺的分形特征,采用尺码法计算轨道不平顺对应的分形维数特征,得出各速度条件下分形维数的变化特征和对应的波长范围,并分析验证分形维数值表征轨道不平顺幅值能力。对160,200,300 km/h运营速度下有砟、无砟线路的(高低和轨向)样本数据进行分析,结果表明:分形维数可有效定量评估线路的轨道不平顺状态,利用尺码法计算轨道不平顺分形维数可得到三段式结果;随着列车运行速度提高,各波长区段对应分形维数值越小;无砟线路分形维数值呈现窄带分布,建议采用分形维数指标对无砟轨道服役状态进行管理,为深化和健全铁路线路养修管理奠定技术基础。

高速铁路黄土地基水泥土柱锤冲扩桩工作性能研究

以兰张(兰州—张掖)三四线铁路工程为依托,通过现场试验与数值模拟,评价了水泥土柱锤冲扩桩的挤密效果,测得了单桩与复合地基的荷载与沉降之间的关系,研究了复合地基的桩土应力特征,计算得到单桩与复合地基的承载力特征值,分析了桩体力学特征与复合地基破坏模式。结果表明:水泥土柱锤冲扩桩单桩挤密范围为0.50 m(1.25倍桩径),挤密系数最大为0.96;复合地基桩间土的挤密系数相比于原状土显著提升;单桩与复合地基的荷载-沉降曲线均为缓变型;桩土应力比特征曲线整体趋势表现为先激增后非线性减小,最终收敛于定值,其中最大值为12.65,稳定后维持在4.00左右;桩身侧摩阻力主要集中在上部,桩体所受的外部荷载主要由桩体上部侧摩阻力承担;复合地基最终破坏模式为整体剪切破坏。

混凝土T梁裂缝特征及精细分类处理研究

裂缝对钢筋混凝土梁的耐久性、承载能力和使用寿命造成较大影响。当混凝土梁体裂缝出现后,要分析裂缝特征,判定裂缝原因,采取科学合理的处理措施修复缺陷,使梁体达到设计寿命。结合工程实例,对某铁路桥梁的T梁翼缘板裂缝进行检测,分析裂缝特征,判定梁体裂缝原因,制定裂缝精细分类处理工艺,修复裂缝缺陷,提高了梁体耐久性,处理效果显著,可为类似工程提供借鉴。

运营高铁车站黄土路基沉降特征及原因分析

针对黄土地区某高铁车站路基沉降病害问题,选取典型区域,采用PS-InSRA技术对变形区域进行监测,获取2017年2月至2019年6月的Sentinel-1A卫星影像数据并与现场勘测结果相结合,分析形变特征和趋势,以指导后续病害治理。结果表明:研究区域路基沉降主要发生在2017年5月至9月和2018年4月至8月两个时间段,春夏季沉降速率较大,秋冬季相对平稳;地基土含水率在13%~26%之间,在地下2 m和4 m为含水率增加速率临界深度,0~2 m范围内的含水率增加较快,2~4 m范围内的含水率增加速率减缓,4~10 m范围内含水率基本稳定;路基部位地基处理影响范围有限,路基侧沟外侧地基土干密度偏小,渗透系数偏大,路基沉降的主要原因为车站场坪地表汇水渗入地基引起路基黄土层湿化变形。