强发育岩溶区桩板路基结构力学性能试验

强发育岩溶区高速铁路无砟轨道设计施工中,岩溶地层稳定性与路基沉降控制是保障列车运营安全的关键。桩端嵌岩的桩板路基结构是一种适用于岩溶强发育区的路基设计方案,既可解决岩溶顶板附加荷载问题,又能有效消除覆盖土层的压缩沉降。为研究强发育岩溶区无砟轨道桩板路基结构的力学性能,依托高速铁路车站路基开展现场试验,综合分析列车动荷载在路基本体中的传播衰减规律以及桩板结构动静力学承载特征。结果表明:300~350 km/h运行条件下,列车动荷载总体沿45°方向向下传递,主要影响路基面以下5.0 m范围,且在路基基床2.7 m范围内作用效应相对较大;路基本体内列车动荷载实测值小于常规土柱静荷载等效方法计算结果,TB 10001-2016《铁路路基设计规范》方法偏于安全;实测桩板路基板下地基存在一定的地基反力,对承载板受力较为有利;岩溶塌陷风险较小的桩板路基结构设计中,可适当考虑板下地基反力作用,合理控制工程造价。

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道温度场及变形研究

通过对哈大线TJ-Ⅱ标和TJ-Ⅲ标路基段及桥梁段CRTSⅠ型板式无砟轨道温度梯度及变形的观测,获得严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道温度场。通过对该区段轨道板翘曲变形的调研发现砂浆充填层灌注质量的关键在于时机选择,圆曲线地段曲线外侧灌注质量尤为重要。采用有限元方法建立CRTSⅠ型板式无砟轨道模型,通过改变板厚及温差条件,对比分析了轨道板的翘曲规律。分析结果表明:随着温差的增大,翘曲值呈线性增大;相同温差作用下,轨道板厚度越大,翘曲值的增长速率越大。

严寒地区水泥乳化沥青砂浆的低温性能及疲劳性能试验研究

运用试验方法,进行严寒地区用水泥乳化沥青砂浆抗冻性、低温力学性能和低温抗裂性的低温性能及疲劳性能研究。结果表明,该种砂浆的抗冻性可达600次以上;随着温度的降低,砂浆的抗压强度、抗折强度逐渐增加,-40℃下砂浆的折压比在0.2以上;砂浆出现裂纹时钢球的压入深度均大于1.2 mm;模拟行车条件下砂浆的受力情况,进行10~40 Hz频率350万次疲劳试验,砂浆的累积变形量均小于0.07 mm。结合试验结果和严寒地区试验段的运营考察,考虑到严寒地区-40℃的极端温度条件和350 km.h-1的运营速度,提出严寒地区水泥乳化沥青砂浆的低温性能指标为-40℃砂浆出现裂纹时钢球的压入深度不小于1.0 mm,低温折压比不小于0.20;疲劳性能指标为12 Hz加载频率下经100万次疲劳试验的砂浆累积变形量不大于0.10 mm。

地铁沉降地段易修复板式无砟轨道限位方案研究

为研究易修复板式无砟轨道在地铁中应用的可行性,通过建立2种限位方案的非线性有限元模型,分析该结构在直、曲线段的承载能力,并在此基础上考虑大沉降地段填充后对轨道结构安全性的影响。研究表明:(1)"中心排水沟+顶升预埋件"的易修复板式无砟轨道能更好地应用于富水软土沉降地段的运营环境,并便于后期维护施工;(2)正常情况下2种结构设计方案均能满足强度设计要求,但发生沉降填充修复后,限位结构受力受横向荷载影响较大,其安全性检算是该类轨道设计的关键;在相同大沉降填充条件下,从限位结构受力方面来看,板下4凸台方案明显优于2凸台方案;(3)在进行地铁易修复板式无砟轨道结构设计时,应保证在最不利荷载工况下单块轨道板范围内限位结构受力对称均匀,并考虑长期使用条件下轨道板的横向稳定性,推荐采用板下4凸台方案。

自密实混凝土在路基岔区CRTSⅡ型板式无砟道岔中的应用研究

自密实混凝土在京沪高速铁路路基岔区CRTSII型板式无砟道岔中大量应用,为验证配合比、灌注工艺和效果,以京沪高速铁路沧州西站施工实例,采取工艺性揭板试验仿真模拟方法,达到进一步修正工艺参数,保证正式工程施工质量的目的。工程的成功实施,为后续工程推广应用提供借鉴参考。

高速铁路桥墩沉降与无砟轨道底座板脱空区域的映射关系

铁路桥梁是高速铁路系统中的重要组成部分,其健康状况对车辆运营安全具有重大影响。桥墩沉降会引起无砟轨道底座板产生脱空区域,给列车安全运行埋下隐患。分析桥梁上纵连板式无砟轨道底座板随桥墩沉降产生脱空区域的机理,推导桥墩沉降量与底座板脱空区域映射关系的解析表达式,计算底座板随桥墩沉降的位移曲线,并与有限元模型结果进行对比,最后对纵连板式轨道条件下底座板随桥墩沉降的脱空区域范围大小,脱空间距曲线进行分析。结果表明:解析模型可用于求解纵连板式无砟轨道条件下底座板由于桥墩沉降产生的脱空问题;底座板脱空区域范围和脱空最大间距随沉降量的增加而增加,当沉降值达到35 mm时,最大间距值达到0.98 mm;桥梁面刚度对沉降处底座板脱空区域和脱空最大间距影响不大。

框架桥上岔区板式无砟轨道施工技术研究

研究目的:高速铁路线路要求标准高,受到地形条件的限制,有时不得不将道岔设置在框架桥上。为了最终实现岔区板式无砟轨道布设于框架桥上,研究总结具体的施工技术。研究结论:框架桥上岔区板式无砟轨道施工技术包括铺设高强度挤塑板和滑动层、浇筑底座板混凝土、铺设道岔板、灌注水泥乳化沥青砂浆、剪切连接道岔板和制作侧向挡块等。框架桥上岔区板式无砟轨道施工工序多,施工技术较为复杂,需要严格控制施工质量和施工精度,以满足岔区板式无砟轨道少维修和高平顺性的技术要求。

桥上纵连岔区无砟轨道受力及变形规律研究

研究目的:目前CRTSⅡ型板式无砟轨道在我国已建成的高铁线路中铺设较多,铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道的线路,桥上岔区一般铺设纵连道岔,为了研究桥梁和纵连道岔之间的相互作用规律,文章以京沪高铁天津南站桥上纵连岔区为例,建立岔-桥-板-墩一体化计算模型,分析岔区轨道在底座刚度、桥梁与轨道间摩擦系数以及列车制动位置对无砟轨道各部分受力及道岔的影响。研究结论:通过分析得出以下结论:(1)温度力作用下,底座刚度增加时,墩顶纵向力、底座轴力及道岔可动部分位移增大;底座与桥梁间摩擦系数增大时,底座轴力及道岔可动部分变形减小;(2)制动力作用下,底座刚度和摩擦系数增加时,底座轴力增加,墩顶纵向力及道岔可动部分位移减小;(3)本文对岔桥相互作用规律的研究结论,对桥上纵连岔区无砟轨道结构工程设计具有一定的参考意义。

高原大风地区双块式无砟轨道伤损现状及主要特征

以兰新高速铁路作为研究对象,总结出高原大风地区双块式无砟轨道伤损类型主要为道床板裂缝、轨枕离缝、道床板上拱、支承层混凝土粉化和聚氨酯嵌缝材料伤损,分析其伤损特点及形成原因。同时,对聚氨酯嵌缝材料离缝和无砟轨道道床板裂缝进行了跟踪观测,结果表明,聚氨酯嵌缝材料离缝病害仍在发展,而桥梁段、路基段和隧道段无砟轨道道床板裂缝病害已趋于稳定。

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道底座板混凝土粉化的影响

哈大高速铁路部分线路上出现了无砟轨道现浇底座板混凝土粉化、强度等级降低的问题。本文建立底座板混凝土粉化分析模型,对无砟轨道整体受力及底座自身受力进行分析。结果表明:底座板混凝土强度等级降低对桥梁段及路基段轨道板受力与变形的影响较小,基本在5%以内;但对底座板自身受力影响较大,在降温荷载以及列车荷载作用下,桥梁段底座板裂纹宽度尚在限值以内,路基段底座板混凝土强度等级低于C20时,底座板裂纹宽度超限。建议对底座板粉化严重区域及时采取加强措施遏止底座板继续劣化。

极端日气温差对单元道床板伸缩变形的影响分析

严寒地区双块式无砟轨道大单元道床板的日伸缩位移幅值与日气温均值存在阶梯型跳跃式的非线性关系,且跳跃时间点对应的日伸缩变化幅值显著放大。为掌握大单元道床板特殊的伸缩变形规律,明确其力学机理,通过对试验数据的统计分析和力学模型的理论推算,得出如下主要结论:严寒地区大单元道床板特殊的伸缩变形行为与极端日气温差的存在密切相关;极端日气温差20℃引起的板端日伸缩变形幅值可达到常见日气温差5~10℃的3.2~10.0倍;大单元道床板日伸缩变化幅值的放大效应与其温度梯度日变化幅值成正比,与其整体温度日变化幅值成反比;极端日气温差引起的极大温度梯度消失时对应的道床板整体温度值存在一定的随机性,由此引发道床板日伸缩位移均值的阶梯型跳跃式发展行为。

严寒地区客运专线CRTSⅠ型无砟轨道板生产裂纹成因分析及工艺控制

介绍严寒地区客运专线CRTSⅠ型无砟轨道板生产过程中裂纹发生的位置和形式,系统分析轨道板裂纹产生的原因,并针对东北严寒地区气候严寒的环境特征提出了工艺改进措施和设计优化建议,即加强轨道板混凝土施工过程控制,加强轨道板养护控制,规范脱模吊装工艺,改进蒸气养护装置和模具基础设置,优化CRTSⅠ型轨道板纵向锚穴口尺寸及结构。

单天窗期横向拨轨更换无砟轨道伤损轨道板关键技术创新与实践

针对切轨更换法和抬高钢轨换板法更换轨道板的弊端,提出在不切断钢轨情况下单天窗期内采用横向拨轨换板法更换轨道板的全套技术,并进行理论分析、试验验证及工程实践。结果表明:横向拨轨换板法可实现在不切断钢轨的前提下更换伤损轨道板,避免无缝长钢轨的切割及后续焊缝处易断轨的潜在风险;根据换板区钢轨实际锁定轨温、实测钢轨温度及相关有限元分析与迭代计算等确定拨轨前换板区前后须松开扣件的最小长度,辅以可靠的轨道状态监控,可确保横向拨轨时长钢轨锁定轨温不变、钢轨应变在弹性范围内,无塑性变形或硬弯损伤;轨道板更换施工未对轨道结构动态响应产生不利影响,新轨道板与相邻原轨道板的振动加速度相差不大,满足动车组安全、舒适的运输要求。

严寒地区CRTSⅠ型无砟轨道板预制技术及工艺创新

介绍严寒地区CRTSⅠ型无砟轨道板的结构特点和在制造过程中全线推广使用的钢筋数控加工、蒸汽养护自动温控、预应力自动张拉、锚穴口自动成槽和成品板平整度自动检测5项工艺创新,对今后我国严寒地区CRTSⅠ型无砟轨道板预制具有重要的示范和推广价值。

日本寒冷地区无砟轨道砂浆层病害与维护进展

对日本寒冷地区板式无砟轨道砂浆层病害成因、劣化机理、检查方法、判断标准、保护措施、维修技术等进行归纳总结,比较各类方法及标准的优劣,以期为我国高速铁路无砟轨道运维提供参考。研究结论:冻融循环作用是寒冷地区砂浆层劣化主要原因,劣化后长期受列车反复荷载作用会影响正常使用;落锤试验法和敲击回音法均可判断离缝是否出现,而敲击回音法更适合向机械化与智能化方向发展。此外,本文对不同维修指标对应的评价标准进行梳理,并根据不同病害位置分类归纳维修方法,以针对性提供养护维修应用方案。

严寒地区钢桁梁桥四线套轨板式无砟轨道板铺装技术研究

同江中俄铁路特大桥是中俄两国第一座铁路界河桥,位于黑龙江省严寒地区,主桥钢桁梁上采用四线套轨板式无砟轨道结构,此结构在国内外首次采用。本文对钢桁梁桥上铺装四线套轨板式无砟轨道板的施工方法进行技术研究。