平曲线上大调整量弹性支承块式轨道结构动力响应规律分析

基于车辆-轨道耦合动力学及有限元方法,采用ABAQUS®-MATLAB®联合仿真技术,建立车辆-钢轨-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型,研究不同的车辆类型在多种平曲线线型条件下大调整量弹性支承块式无砟轨道的动力响应特性,分析并评估弹性支承块式无砟轨道用于小半径曲线线路条件的适用性和可行性。研究结果表明:轨下垫板高度的调整对各项指标的影响比支承块帽檐高度调整对各项指标的影响小,当调高从-60 mm增加到60 mm时,轨距扩大量增幅达到了235.00%,当且仅当在调低或调高轨下垫板高度时,轨距扩大量才会发生明显变化;随曲线半径减小,轨距扩大、行车安全性、稳定性等指标随之增大;小曲线半径对支承块的轨距保持能力具有较大影响,当半径减小到2 800 m时,轨距扩大量相比于半径5 000 m的增大了67.50%;与客车相比,当货车运行至小半径曲线路段时,轨距扩大量具有明显的增大趋势,在相同运行条件下,相比于客车的轨距扩大量,货车的轨距扩大量增幅达到110.45%。总体而言,在不同曲线半径、支承块调高情况下,列车运行各项安全性、稳定性及轨距扩大量等指标均在规范规定的安全限值以内,总体来看轨道几何保持能力良好;在实际工程中,当列车尤其是货车经过小曲线半径路段时,应尽量降低行驶速度,以避免困难路段所带来的影响行车安全性、稳定性等隐患。

重载和客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道快速换块关键技术

为选取合适的弹性支承块式无砟轨道抬轨换块施工参数,建立有限元模型,研究了抬轨点间距、扣件松开长度、抬轨量以及施工轨温与锁定轨温的温差对轨道结构变形和受力的影响,明确各参数最佳取值,提出存在空吊、离缝、套靴积水等病害的弹性支承块式无砟轨道快速换块施工方法,并在现场进行应用。结果表明:抬轨点间距宜取1.2~3.6 m,此时钢轨弯折变形较小,且钢轨拉力和扣件上拔力较小;抬升点间距每增加1.0 m,温差限值增加1℃。抬轨量16 cm,抬轨点间距1.2 m时,扣件松动长度宜大于31.8 m;温差每升高1℃,扣件松开长度应减少2.4 m。钢轨最大拉应力和扣件最大上拔力随抬轨量增加而增大,抬轨量每增加1 cm,钢轨最大拉应力增大0.66 kN,扣件最大上拔力增大0.075 MPa。

高速铁路无砟轨道振动分析

研究目的:通过建立考虑线路随机不平顺的轨道结构连续双层梁模型,提出分析高速铁路弹性支承块式无砟轨道结构振动的数值方法,为无砟轨道结构设计提供指导。研究结论:对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。线路随机不平顺是根据实测的功率谱函数在计算机上生成的。相对于其它复杂的车辆-轨道耦合动力学模型,该方法简单可行,借助于Matlab软件使得程序编制容易实现,且能反映轨道振动的基本规律和特点,尤其适合于整趟列车通过时轨道结构振动分析的情况。作为应用实例,对高速铁路弹性支承块式无砟轨道进行了振动分析,分析了线路不平顺等级、轨枕垫板和弹性扣件刚度、轨道基础刚度和列车速度对轨道振动的影响,得到了轨枕块橡胶垫板静刚度和橡胶套靴静刚度的合理设计值范围分别为60～90MN/m和120～150MN/m。

单元双块式无砟轨道支承层假缝设置优化

单元双块式无砟轨道支承层假缝与道床板伸缩缝对齐设置能够有效引导支承层裂缝发展,但伸缩缝位置轨道结构竖向抗弯刚度较小,列车通过时基床应力应变幅值较大,且在多雨潮湿环境中,雨水等杂物易侵入下部基础,破坏结构稳定。针对支承层假缝与道床板伸缩缝对齐设置存在的缺点和不足,对支承层假缝设计进行优化:伸缩缝位置支承层上表层铺设一定长度的土工布,土工布中心线与伸缩缝中心线重合,土工布两侧支承层分别切割深度为支承层厚度1/3的假缝。土工布的铺设使得板端形成一定长度的分层隔离区,通过对不同长度隔离区设计方案在温度、温度梯度或列车荷载等作用下的响应分析,并结合现场施工经验,发现隔离区长度在800～1 000 mm或1 400～1 600 mm时结构性能良好。综合考虑,土工布铺设长度选为1 720 mm。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排支撑架法施工关键技术分析及优化

针对CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排支撑架法施工中面临的难题(工具轨配置不合理、轨距控制精度差),开展了CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排支撑架法施工关键技术再研究,优化了工具轨配置,提高了施工工效,并通过理论分析、现场试验和模拟仿真相结合的方法研究了轨距变化规律,提高了施工控制精度,以期为我国双块式无砟轨道施工提供参考。

弹性支承块式轨道桥梁结构地震响应分析

为研究弹性支承块式轨道结构对地震作用下桥梁结构位移、内力的影响,以某3跨预应力混凝土连续箱形高架轨道桥为例,利用Midas Civil软件建立考虑和不考虑具体轨道结构形式的高架轨道桥梁有限元模型,分析典型地震波作用下该高架桥梁的地震响应。结果表明:考虑具体轨道结构形式模型的连续梁桥主梁的位移、跨中正弯矩、支点负弯矩及支座处剪力均明显小于不考虑轨道结构形式模型的相应值,对主梁结构来说,设计中不考虑轨道结构形式是一种偏安全的设计方法,而考虑轨道结构模型的桥墩墩顶位移可能大于不考虑轨道结构形式模型的相应值,为安全起见,在进行轨道桥梁桥墩的抗震设计时应当考虑具体轨道结构形式的影响。

长大坡道上弹性支承块式无砟轨道稳定性研究

某铁路长大连续坡道上存在大量的凹曲线路段,在长大坡道的凹曲线上铺设的弹性支承块式无砟轨道由于竖向约束较弱,在列车荷载、温度力、制动力等作用下,可能发生竖向失稳。因此,有必要对长大坡道上弹性支承块式无砟轨道的适应性进行分析。文章根据弹性支承块式无砟轨道的结构特点和在长大坡道上力的传递机理,建立了有限元分析模型,分析了直线坡道和凹曲线上弹性支承块轨道在不同温度荷载、不同坡度上的钢轨纵向力和位移变化情况。结果表明:(1)在直线地段,各种工况下的钢轨纵向位移较小,不会出现爬行现象,弹性支承块轨道对坡道的适应能力较好;(2)在凹曲线地段,温度力作用下的弹性支承块式无砟轨道轨枕可能发生空吊。该结论可为弹性支承块式无砟轨道的应用范围研究提供参考。

城市轨道交通支承块式无砟轨道轮轨噪声研究

在已建立的轮轨噪声预测模型STTN的基础上，对城市轨道交通列车在支承块式无砟轨道上运行时的轮轨噪声进行了预测分析，并对城市轨道交通列车在支承块式无砟轨道上运行时产生的轮轨噪声与在有砟轨道上运行时的轮轨噪声进行了比较。列车以70km／h的速度运行时，轮轨噪声主要分布在中心频率约为500—2000Hz的范围内，其中钢轨辐射的主要是中、高频噪声，车轮辐射的主要是高频噪声，而支承块则辐射中、低频噪声。对总噪声贡献最大的是钢轨，而支承块及车轮的贡献几乎可以忽略。轮轨噪声随运行速度的增大而显著增大，其中车轮噪声受运行速度的影响最为显著，钢轨次之，支承块最小；在轨道旁，支承块式无砟轨道轮轨噪声比有砟轨道的大2．8—4．5dB（A），因此必须采取切实有效措施，将支承块式无砟轨道的轮轨噪声降到有砟轨道的水平甚至更低。

无砟轨道防风沙设计对结构性能的影响分析

兰新二线防水沙设计通过加高轨枕承轨台、增大钢轨下过沙空间避免风区沙石堆积,同时降低支承层厚度以保证结构整体高度不变。通过建立轨道结构力学模型,分析加高承轨台、降低支承层厚度对轨道结构力学性能的影响。分析结果表明:承轨台厚度的增加将引起轨枕挡肩混凝土拉应力增大;支承层厚度的减小将增加轨道各结构层最大拉应力幅值,增大轨道结构在列车荷载作用下的竖向位移。这一防风沙设计方案基本满足无砟轨道设计规范的要求。此外,有必要对轨枕增设补强钢筋,避免轨枕开裂破坏。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排框架法施工影响因素

CRTSⅠ型双块式无砟轨道在道床板施工过程中,轨排结构各部件的微小定位偏差将导致轨道几何形位不平顺,增加后期精调工作量。根据轨排框架法施工特点,建立有限元模型,分析道床混凝土浇筑之前的轨道几何形位变化,研究不同轨排支撑间距和部分支撑失效对轨排框架法的影响。结果表明:在自重作用下,当轨排支撑间距增大到7倍扣件间距时,轨面高低值超限,建议施工时支撑间距不宜超过6倍扣件间距;当支撑间距为3倍扣件间距时,单个轨向锁定器失效和单个螺柱支腿失效对轨排结构的变形和受力状态不会产生太大影响,随失效部件的增多,轨距和轨底坡变化量增大; 2组支撑系统失效时,轨面高低值超限,施工时应严格检查,避免出现此极端失效情况。

山西中南部铁路通道隧道内铺设无砟轨道适应性研究

对30 t轴重重载铁路隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道和弹性支承块式无砟轨道静力学、动力学特性进行了系统对比分析。结果表明:CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构整体性较强,施工工艺简单,经济性较好,但道床板与轨枕新老混凝土结合面易产生裂纹,裂纹控制较困难,施工质量受工具轨、扣件等影响;弹性支承块式无砟轨道对于大轴重的适应性好,可修复性好,对隧道口温度梯度的适应性好,橡胶套靴能够有效地保护轨枕和道床,减振效果好。推荐重载铁路隧道内采用弹性支承块式无砟轨道结构。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道智能精调技术研究

CRTSⅠ型双块式无砟轨道智能精调技术集自动测量系统、智能控制系统、智能精调执行系统和计算机数据处理等技术于一体,通过在精调机上设计安装驱动电机,解决了精调机器人在轨排上的自动行走;通过在精调机底部设计安装电动液压推杆及在其两端设计安装棱镜杆和精密棱镜,解决了精调机器人的定位、轨排测定和轨距变化率获取;通过在精调机上设计安装机械臂,机械臂上安装伺服电机和万向转接器,以及在精调机上安装工控系统软件,实现了轨排支撑架调节螺杆的自动锁定,可自动调整轨排的轨向和高程;通过内外嵌套式轨排支撑架,实现了精调机器人对轨排轨向和竖向的同时调整;通过无线传输技术,解决了全站仪、精调机器人及后台管理系统之间的数据实时传输。该精调机器人的作业效率为每天300m(为传统方法2倍以上),且测量精度不受人为影响。

金台铁路弹性支承块式无砟轨道施工技术研究

金台铁路为时速160 km/h的单线电气化铁路,在长度大于6 km的隧道范围内铺设无砟轨道,弹性支承块式无砟轨道具有噪声小、平顺性高等特点,针对其在金台铁路施工现场的应用情况展开研究,并从施工准备、施工过程及质量控制要点三方面进行陈述,总结施工技术要点。

弹性支承块式无砟轨道支承块破损原因分析

针对在隧道内弹性支承块式无砟轨道运营初期容易出现支承块边角开裂、掉块等问题,运用有限元软件建立弹性支承块局部受力模型,分析了道床顶面混凝土高于橡胶套靴帽时,支承块在列车荷载作用下与道床板顶面碰撞的应力分布。计算结果表明:当道床顶面与支承块靴帽边缘空隙不足时,支承块所受拉应力为2.55 MPa,容易出现受剪开裂等破损现象。施工时,必须保证浇筑道床板混凝土时支承块露出部分底面高于道床顶面1 mm以上,支承块才不会受剪切破坏开裂。

重载铁路无砟轨道施工技术

蒙华铁路长度1km及以上隧道原则上铺设无砟轨道,隧道内一般铺设弹性支承块式无砟轨道;隧道群地段无砟轨道考虑成段铺设时,隧道洞口、洞外桥上及短路基上铺设重载长枕埋入式无砟轨道。论文以蒙华重载铁路土建17标无砟轨道施工为例,详细介绍了重载铁路无砟轨道施工技术,包括隧道内、桥梁地段、路基地段无砟轨道施工工艺,并总结了无砟轨道施工技术特点。

弹性支撑块式无砟轨道

主要对弹性支撑块式无砟轨道的施工技术准备、施工流程、施工工艺和施工质量控制及检验等方面进行分析。旨在为弹性支撑块式无砟轨道施工技术应用提供参考。

重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道结构优化研究

为解决现有弹性支承块式无砟轨道动态轨距变化量大、轨道几何形位的保持能力相对较弱的问题,提出一种斜坡型弹性支承块式无砟轨道。采用静力计算方法,通过分析钢轨和支承块变形、支承块相对支承块槽的位移以及支承块和道床板的受力状态,研究弹性支承块短侧面的合理坡度;基于模拟落轴试验,研究斜坡型弹性支承块式无砟轨道部件刚度匹配问题。研究表明:斜坡型弹性支承块对于控制轨道结构变形,改善支承块、橡胶套靴及道床板等轨道结构受力状态更加有利。建议在30 t轴重条件下,弹性支承块短侧面坡度取1∶5~1∶6,套靴刚度取200 kN/mm左右,块下垫板刚度取80 kN/mm左右较为合理。

重载铁路隧道弹性支撑块式无砟轨道施工技术

弹性支撑块式无砟轨道具备很多优点,比如:极佳的降噪性、结构较为简单等,在实施隧道养护的过程中,该施工技术有着较为普遍的运用。该技术当前在重载铁路隧道的铺设中也得到了应用。基于此,该文以弹性支撑块式无砟轨道结构组成和技术特征分析为出发点,探讨了重载铁路隧道弹性支撑块式无砟轨道施工技术。

可调高式无砟轨道结构研究

针对无砟轨道基础变形适应能力小的难题,提出一种可调高式无砟轨道结构,由“扣件+垫板”组成,能够灵活调节轨道结构高度,主动适应轨下基础变形。建立可调高式无砟轨道结构整体受力分析有限元模型,分析轨道结构合理尺寸;建立轨道局部受力计算模型,分析垫板厚度变化的影响及锚固螺栓受力状态。结果表明:轨枕块高度为200 mm,埋深为140 mm时,各部件受力较小;通过更换不同厚度的垫板能够实现轨道结构0~60 mm的垂向调整量;锚固螺栓能够正常工作,满足强度设计要求。

重载铁路隧道内无砟轨道结构选型及技术研究

重载铁路轴重的增大对无砟轨道承载能力和轨下基础稳定性提出了更高要求。本文结合近年来铁路隧道内无砟轨道应用中出现的结构破坏和变形等病害,并考虑重载铁路运营特征和隧道内轨道服役环境,经多因素比选提出隧道内合理的无砟轨道结构型式。在传统弹性支承块式无砟轨道结构基础上,提出一种改进型弹性支承块式无砟轨道结构型式,通过力学分析确定其设计参数,并经动力分析验证新型无砟轨道结构型式合理性。结果表明:改进型的弹性支承块式无砟轨道结构稳定性及动力性能好,具有高平顺性、高稳定性和少维修等优点。