无砟轨道层间动水压力试验设计

无砟轨道层间界面是其薄弱环节,雨水侵入会加剧层间损伤.为研究无砟轨道层间离缝内动水压力分布规律,建立无砟轨道层间脱空平面计算模型,分析脱空深度与开口量对脱空区域垂向位移的影响,确定与现场实测接近的脱空深度;并设计无砟轨道层间脱空模拟装置,验证高频荷载作用下该装置的有效性;基于此装置,开展层间离缝动水压力试验,研究荷载频率、离缝开口量对动水压力的影响.结果表明:当荷载频率为25 Hz,幅值为1.1 kN时,层间脱空模拟装置板端最大垂向相对位移与现场测试结果吻合,表明该装置能模拟层间动水;在高频荷载作用下,层间离缝内水压力正负交替变化,动水压力沿离缝深度方向增大,在离缝尖端水压力最大为15.794 kPa;荷载频率从15 Hz提高至25 Hz时,最大动水压力从1.646 kPa增长到15.794 kPa,约增大10倍;开口量从8 mm增加至14 mm时,最大动水压力从8.320 kPa增大到15.794 kPa,约增大2倍.

160 km/h市域铁路装配式浮置板轨道研究

针对时速160 km,17 t轴重条件下的市域铁路,提出一种在板缝处设置剪力铰和隔振器的装配式长型钢弹簧浮置板轨道。为验证该轨道结构对市域快线行车的适应性,建立三维车辆-轨道-基础耦合动力学模型,分析160 km/h速度下车辆和轨道结构的动力学响应,并对板缝结构、隔振器合理刚度以及减振效果进行研究。研究结果表明:在板缝处设置隔振器可以有效减小板端的钢轨位移、浮置板位移以及板中的隔振器反力,设置剪力铰可以有效减小浮置板板端的振动加速度和相对错动。在板缝处同时设置隔振器和剪力铰可以加强装配式浮置板轨道的薄弱环节,使整体的受力和变形更加均匀;隔振器间距取2.4 m且刚度在7.5~25 kN/mm范围内时,隔振器刚度变化对车体动力响应的影响较小,车体各项动力指标均满足规范的要求,但隔振器刚度小于15 kN/mm时钢轨最大位移会超过规范限值,此时车辆运行的安全性不能得到保证;本结构设计参数下的浮置板轨道减振效果可达15 dB以上,且在高频段的减振较为明显。隔振器刚度由7.5 kN/mm增大到25 kN/mm后,减振效果由26.29 dB减少至15.32 dB。综合考虑车体动力响应、轨道位移限值以及减振效果,建议本设计的装配式浮置板轨道的隔振器刚度取15 kN/mm。

桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验

为了研究客货共线条件下桥上长枕埋入式无砟轨道结构的受力特性与耐久性,基于应力相似原则设计一组纵梁,采用与施工现场相同的材料、工序制作出足尺无砟轨道模型,开展桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验,得出客货共线条件下长枕埋入式无砟轨道模型的应力、应变与变形的分布规律以及疲劳损伤的发展形态。试验结果表明,长枕埋入式无砟轨道可以较好地适应客货共线条件下的铁路桥梁,在疲劳荷载全过程中,轨道结构整体性良好,应力、应变水平较为稳定,未出现明显的结构破坏与应力重分布现象。在4.5 Hz和12.5~37.5 kN荷载作用下,桥上长枕埋入式无砟轨道整体为受压状态,最大压应力3.3 MPa出现在轨下位置,最大拉应力1.04 MPa出现在桥面板板底位置,门型筋最大拉应力为10.2 MPa。疲劳荷载作用下,长枕与道床板新旧混凝土交界处率先出现裂缝,随后长枕端部出现朝向道床板边缘的延伸裂缝,累计300万次疲劳荷载后,道床板板中出现纵向、横向贯通裂缝。针对长枕埋入式无砟轨道新旧混凝土界面开裂问题,进行界面剂黏结性能对比试验,试验结果表明,硅灰水泥基界面剂可以有效抑制疲劳荷载作用下界面处裂缝开展。