路桥过渡段双块式无砟轨道道床板上拱整治方案

针对路桥过渡段连续型双块式无砟轨道端梁位置道床板上拱病害,建立理论分析模型,研究了层间黏结状态和端梁支承条件对道床板上拱变形的影响规律;提出五种植筋方案,并对比分析了各方案的整治效果。结果表明:整体上,道床板在路基侧距离端梁中心10 m范围内上拱,最大上拱位置距离端梁中心约3 m;随着层间抗拉和抗剪强度增加,道床板最大垂向位移呈非线性减小趋势,层间黏结强度显著抑制了道床板的上拱变形;层间摩擦因数以及支承层、级配碎石、AB组填料造成的端梁侧向支承刚度变化对道床板上拱变形的影响相对较小;在距离端梁20 m范围以外植筋对道床板上拱变形的限制较小,增加路基侧距离端梁10 m范围内植筋可以明显减小道床板上拱变形。

路桥过渡段折角型沉降致CRTSⅢ型无砟轨道效应研究

高速铁路路桥过渡段处由于桥梁和路基的支承刚度不同,桥台后侧路基因难以填筑压实,过渡段容易产生折角型沉降,导致无砟轨道结构产生层间离缝、结构裂缝和路基脱空等病害,影响高速列车运行的舒适性和安全性。以高速铁路路桥过渡段CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,利用ABAQUS有限元软件建立路桥过渡段无砟轨道空间耦合模型,研究过渡段沉降折角和轨道底座厚度对无砟轨道层间离缝的影响规律,并考虑混凝土塑性损伤特征,分析不同荷载组合和底座厚度对轨道结构受力和变形的影响规律。研究结果表明:折角型沉降角度对轨道结构受力和变形有很大的影响,当折角角度从0.5‰增大到1‰时,自密实混凝土层和底座之间的层间离缝长度从0增长到1.46 m,离缝幅值从0.99 mm增至3.13 mm;路基脱空长度从0增至0.92 m,脱空幅值从0.51 mm增至2.53 mm;在折角型沉降下端,与路基脱空相比,自密实混凝土层间离缝的分布范围较大,但幅值较小;在折角沉降上端,层间离缝的分布范围和幅值都比路基脱空大;底座厚度增加可以减小折角型沉降引起的轨道层间离缝和结构裂缝,使出现损伤的范围和损伤因子最大值都有所降低,底座厚度建议增加至50 cm,可有效改善规范规定的容许过渡段1‰折角沉降对CRTSⅢ型无砟轨道服役状态的不利影响。

极端温度作用下桥上纵连式无砟轨道台后端刺受力变形特性

为研究极端温度下台后Π型端刺锚固体系各结构部件之间的相互作用,以某高速铁路一般地段端刺区结构为研究对象,采用ABAQUS有限元分析软件建立路桥过渡段纵连式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型,研究高温和极寒条件下轨道结构、摩擦板、过渡板以及端刺的受力特性与变形规律,揭示结合部离缝以及锚固体系脱空等端刺区典型结构伤损的发展机制。研究结果表明:在极端温度作用下,过渡板所受纵向应力最大,摩擦板的竖向变形趋势与底座板的竖向变形趋势保持一致,且越靠近桥台各端刺顶部,纵向位移越小;端刺锚固体系受其上轨道结构宽窄接缝构造影响显著,对应的摩擦板与过渡板区段在高温条件下纵向压应力急剧增大,而在极寒条件下纵向拉应力急剧增大;“高温-极寒”温度循环作用易导致过渡板与路基支承层结合部产生离缝与挤压破裂,同时由于锚固体系在极端温度荷载作用下的超量变形,造成摩擦板、端刺与周围地基土体在接触界面产生脱空,且纵向脱空较竖向脱空更为显著。

基于热力耦合的桥隧过渡段无砟轨道温度效应分析

为研究高温环境下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道的温度分布和受力与变形特征,基于赣深高速铁路桥隧过渡段无砟轨道温度测试,提出无砟轨道纵向温度分布荷载模式,建立桥隧过渡段无砟轨道热力耦合模型,通过实测数据验证了模型有效性。在此基础上,分析过渡段无砟轨道的温度场分布及其内部力与位移传递规律。结果表明:高温环境下,从隧道外到隧道内,无砟轨道温度变化幅值不断减小,在距隧道口超过44 m后,温度基本稳定;实测无砟轨道表面温度沿纵向变化幅值为27.12℃,在14:00达到纵向最大温度变化率5.17℃/m;采用分段函数对桥隧过渡段纵向温度分布进行拟合,在无砟轨道纵向温度变化率最大区段,轨道板纵向应力达到1.41 MPa,轨道最大垂向位移1.50 mm。

路桥过渡段轨道结构的动力性能试验研究

路桥过渡段是高速铁路线路的薄弱环节之一,路桥过渡段的轨道结构动力性能也直接影响到列车运行的平稳性。根据高速铁路对路桥过渡段轨道结构动力性能的要求,进行了改变轨下垫层刚度、使用2.8m长轨枕、使用轨枕胶垫和道砟垫、铺设辅助轨等7种轨道结构的动力性能试验。试验结果表明,轨下胶垫对改变轨道结构的动力性能作用有限,枕下胶垫和道砟垫能根据需要较为方便地调整轨道结构的整体刚度,2.8m长轨枕和辅助轨对提高轨道结构的整体性具有较大的作用。在动力荷载作用下,桥上道砟的密实度提高较快,从而进一步加大了与路基轨道的刚度差。对于高速铁路,在选择轨道结构时,不仅要考虑轨道刚度的合理值及其匹配,同时还应考虑轨道部件质量的合理分布。

大胜关长江大桥动力特性现场测试与分析

采用车—线—桥系统试验的方法,测试动车组通过大胜关长江大桥及邻近线路区段时车辆、轨道和桥梁的动力响应,对该桥的动力特性进行现场测试与分析。结果表明:桥梁的横、竖向刚度均满足相关规范和设计文件要求;动车组作用下,梁体最大动力增量为设计荷载的5%,梁体最大竖向振动加速度为0.32m·s-2(20Hz低通数字滤波后),未出现共振现象,桥梁整体动力性能良好;在现有桥梁结构型式组合的条件下,车辆与桥梁的相互作用水平要小于由线路状况突变引起的轮轨相互作用;动车组经过主桥和引桥过渡区段时,梁体竖向刚度的差异对车辆、轨道和桥梁的动力响应有一定影响。

高速铁路无砟轨道桥路过渡段路基动力特性研究

高速列车的运行对轨道的平顺性和稳定性提出了更高的要求,桥路过渡段是高速铁路路基工程中最薄弱的环节之一.基于轮轨位移协调条件,建立了车-路耦合动力分析模型,计算了过渡段轨道折角不平顺和余弦型不平顺条件下系统的动力响应.计算结果表明:当列车速度为350km/h时,桥路过渡段折角不平顺不应大于0.001rad;在余弦型不平顺情况下,过渡段长度应设置为20～25m,沉降差应小于20mm.研究结果可供高速铁路桥路过渡段的设计参考.

客货共线铁路路桥过渡段有砟-无砟过渡设计

研究目的:为指导孟加拉帕德玛大桥铁路连接线路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计,本文基于线下基础刚度过渡的方式,提出路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计方案,并对该方案进行轨道整体刚度分析与评价,验证路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案的可行性。研究结论:(1)提出了桥上采用无砟轨道,桥台和路基上采用有砟轨道,且桥台设计长度10 m、台后路基加强段长度5 m和路基刚度变化段15 m的有砟-无砟轨道过渡方案;(2)轨道整体刚度从桥上无砟轨道到路基上有砟轨道分为三级逐级减小,桥上无砟轨道整体刚度为94.45 kN/mm,桥台上有砟轨道整体刚度为85.98 kN/mm,路基加强段上有砟轨道整体刚度为76.82 kN/mm,普通路基地段有砟轨道整体刚度为72.31 kN/mm;(3)该过渡方案下,钢轨挠度变化率、轮轨垂向力、轮重减载率、车体垂向振动加速度满足相关限值要求,能保证行车的安全性和平稳性;(4)客货共线铁路路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡采用桥上无砟轨道、桥台和路基上有砟轨道设计的方案可行;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案设计提供参考。

高速铁路桩板结构路桥过渡段无砟轨道动力特性试验研究

桩板结构被广泛应用于我国高速铁路深厚软土地区地基处理,其对路基与桥梁间不均匀沉降控制具有显著效果,但针对桩板结构路桥过渡段上无砟轨道的结构动力特性却鲜有研究。以杭长高铁桩板结构路桥过渡段为研究对象,采用现场实车测试,分析不同行车速度下过渡段和相邻桥梁上无砟轨道结构动力特性及其差异。研究结果表明,随行车速度增加,钢轨和轨道板加速度呈指数增长,轨道板动位移呈线性增长;同一行车速度下,过渡段和桥梁上轨道结构振动无突变现象,差异性小;由行车测试数据拟合结果预测行车速度达到350 km/h时,过渡段上钢轨加速度约为2 324 m/s^2,轨道板动位移约为0.49 mm,轨道板加速度约为17.89 m/s^2。

深埋式桩板结构桥隧过渡段动力特性研究

结合上海—昆明高速铁路某深埋式桩板结构桥隧过渡段动力响应现场试验,建立车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究深埋式桩板结构路基动力特性,评价其用作桥隧过渡段的过渡性能。研究结果表明:6种测试车型引起过渡区测点振动加速度最大值为3.77 m/s2,测点最大振动加速度随车速增大而增大,最大振动位移与车速没有明显相关性;隧道与桥台测试断面的功率谱密度平均值比过渡段路基的更大,过渡段路基动力响应振动水平比桥台与隧道的更弱;过渡区最大钢轨挠度变化率约为0.149 mm/m,小于控制值0.300 mm/m,表明过渡区轨道结构动力性能良好;行车荷载作用下,桩长越长,桩顶动位移越小,桩板结构的变桩长设计有利于过渡区刚度的平顺过渡。

桥隧过渡段铁路Ⅰ型无砟轨道纵向温度场的试验研究

通过对我国中部山区复杂地形地质条件下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道钢轨和道床板纵向温度分布的连续观测,得到桥隧过渡段钢轨和道床板的纵向温度分布规律,并提出适用于春季的桥隧过渡段钢轨和道床板纵向温度梯度荷载模式.结果表明:从隧道外到隧道内,钢轨温度变化幅值不断减小,隧道内75 m处的钢轨温度峰值出现时刻比隧道外22 m处的滞后4 h;钢轨纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深75 m以后,钢轨的温度变化幅度明显变小,基本稳定在0.2℃;道床板纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深25 m以后,道床板的温度变化幅度明显变小,基本稳定在1.7℃;一天中钢轨和道床板温度沿纵向变化幅度最大的时刻出现在14:00~16:00;纵向温度梯度模式可分为钢轨和道床板两类,钢轨和道床板纵向温度梯度均可采用分段函数进行拟合.

水泥土挤密桩加固过渡段路基对平顺性影响研究

宁启铁路新丰河中桥过渡段路基承载力和Evd的检测表明,过渡段路基承载力严重不足,不能满足提速至200 km/h的要求。承载力不足引起过渡段路基出现道砟槽病害,路基表层动土压力峰值过大(达到196.03 k Pa),轨道整体刚度和挠度不在合理值范围等问题,表明过渡段存在较大不平顺。过渡段采用了水泥土挤密桩加固,加固后路基顶面各测点的动土压力平均降低24.2%,轨道整体刚度平均提高23.14%,挠度降低31.40%,说明水泥土挤密桩可以较有效减缓过渡段不平顺问题。

无砟轨道路桥连接处楔形体过渡方式优化设计

针对无砟轨道路桥过渡段差异沉降楔形体处治方式,综合考虑轨道整体刚度和不均匀沉降的发展两大指标,建立相应的有限元分析模型,对不同的楔形体纵面坡度大小及设置方向进行分析比选,并对所选过渡段设置形式进行地基沉降适应性仿真分析。结果表明:采用正梯形楔形体比倒梯形楔形体更有利于轨道刚度过渡;建议采用坡度为1∶1.5的正梯形楔形体过渡方式,可大大减少换填量(相对1∶2方式),且较好地协调好沉降差(相对1∶1方式);当地基为均匀沉降时,楔形体换填无法从根本上消化地基沉降,在实际工程中,应注意配合其他措施综合治理。

南京地铁宁天城际轨道交通区间桥梁设计

南京地铁宁天城际轨道交通工程全长45.2 km,其中高架区间全长约34 km,占全线总里程的75%。通过全面介绍葛长区间标准跨桥梁和重点桥梁桥式设计方案,为城市轨道交通高架区间桥梁标准跨梁型、墩型选择,小角度跨越市政道路,高架区间正线与出入段线合设和分设等设计常见问题提供有益的参考。

30t轴重重载铁路路桥过渡段动力性能研究

文章以中南通道为工程背景,在75型钢轨、轨枕间距0.6m、轨下胶垫刚度140k N/mm及道床刚度150k N/mm的条件下,建立列车-过渡段-桥梁动力分析模型,结合理论分析和实测数据确定线桥过渡段有效深度和动刚度,通过列车、轨道结构和桥梁的动力响应考察不同过渡段长度对系统动力性能的影响。结果表明,设置过渡段对轨道和车辆的响应略有改善,但效果不甚明显,且过渡段长度从20m增加到50m,轨道和车辆的动力响应几乎无变化,过渡段的主要作用在于保证过渡段构造的稳定性和控制差异沉降。

单元板式无砟轨道路桥过渡段搭板结构方案研究

根据单元板式无砟轨道路桥过渡段特点,提出4种搭板结构过渡方案,建立有限元模型,分析搭板脱空长度对轨道受力的影响,优化了单元板式轨道路桥过渡段的结构设计。设置搭板过渡方案可提高线路的平顺性、减少轨道板类型和优化轨道板受力。但不同的搭板布置对轨道结构受力影响较大,分析认为将搭板置入桥台一定距离,搭板两端和上方轨道板板缝对齐,底座连续铺设,并在搭板近台端上方设置硬泡沫塑料板的方案为最优方案;搭板脱空对搭板及轨道结构各项受力影响很大,应加强对搭板及其上方底座的设计。

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道路桥过渡段动力响应研究

为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道路桥过渡段动力响应规律,以CRTSⅡ型板式无砟轨道为研究对象,建立列车-轨道-路基(桥梁)仿真模型,包括路桥过渡段模型,研究列车速度对系统动力响应的影响,将路基段、桥梁段与路桥过渡段动力响应对比分析,并探讨过渡段不均匀沉降差和轨面折角对系统动力响应的影响。研究结果表明:过渡段车体和轨道动力响应指标大于路基段和桥梁段;过渡段车体和轨道动力响应随着不均匀沉降差值的增大而增大,不均匀沉降差限值建议为5 mm;过渡段车体和轨道动力响应指标随着轨面折角增大而增大,对于车体垂向和横向加速度而言,轨面折角限值建议为1‰,而对于轮重减载率和脱轨系数而言,轨面折角限值建议为1.5‰。

轨道交通简支箱梁桥振动传递特性分析

基于某地铁高架线的简支箱型梁桥,建立轨道-桥梁振动传递特性分析模型,研究简支梁跨度、轨下刚度、桥上轨道结构形式以及箱型梁断面等因素对高架桥梁结构与噪声辐射相关的振动传递特性的影响。结果表明,简支梁跨度的变化不影响与噪声辐射相关的振动,而减振扣件可在90 Hz以上发挥减振降噪作用;加厚箱梁顶板和腹板能在一定程度上减小箱梁的振动和辐射噪声,用多腔室箱梁代替单箱室箱梁可显著减小振动及辐射噪声。分析结果可为城市轨道高架桥梁结构的设计和选择提供一定的理论参考依据。

路桥过渡段基床填料膨胀诱发无砟轨道上拱规律研究

无砟轨道路基膨胀诱发钢轨上拱是高铁建设运营面临的常见病害之一,路桥过渡段是路基膨胀病害的高发路段,为研究高铁路桥过渡段路基膨胀后钢轨上拱分布及路基结构变形规律。以一处典型过渡段路基膨胀工点为例,通过现场监测和室内试验判别轨道上拱情况及路基膨胀层位,并通过数值模拟计算研究路基基床膨胀对过渡段路基结构的影响规律。研究结果表明:水流下渗与基床填料中的蒙脱石作用是导致填料发生膨胀的主要诱因;桥梁对路基膨胀引起的钢轨上拱具有明显的阻隔效应,临近桥台侧钢轨上拱变化范围明显小于远离桥台侧;路桥过渡段基床填料膨胀率为0.08%时,钢轨上拱量达到无砟轨道钢轨上拱可调节临界值4 mm;临近桥台侧钢轨轴向应力峰值远大于远离桥台侧。

严寒地区路桥过渡段无砟轨道结构变形及损伤

以路桥过渡段CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,采用ABAQUS软件,建立非线性分析模型,基于混凝土塑性伤损理论,研究严寒地区路桥过渡段无砟轨道结构的变形及损伤。结果表明:过渡段冻胀变形对底座板损伤影响较大,而过渡段沉降变形对复合板(轨道板与自密实混凝土结合体)和底座板损伤均有影响;当过渡段长度较短时,冻胀变形导致的结构层间离缝在过渡段变形起始位置最严重;冻胀变形导致的结构层间离缝峰值较大,复合板与底座板、底座板与路基层间离缝的峰值分别为3.39和5.91 mm,而沉降变形导致的结构层间离缝范围较大;温度荷载与沉降变形共同作用导致底座板出现初始裂纹的沉降变形从沉降变形单独作用时的25.5 mm大幅减小到10.4~18.3 mm;温度荷载与冻胀或沉降变形共同作用复合板与底座板层间离缝峰值均发生在轨道板板缝处,分别为5.47和4.97 mm;当冻胀或沉降变形与在过渡段变形末端或变形起始点左侧的列车荷载共同作用时,底座板的损伤最为严重。