350km/h高速铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工工艺

在我国目前在建的350km/h高速铁路其轨道系统目前以无砟轨道结构为主,主要分为板式和双块式。板式因其施工工艺较为复杂、施工难度大、经济效益差等原因,从目前建设情况来看已逐渐被双块式所淘汰。CRTSⅠ双块式无砟轨道因其结构稳定、受力好、现场实际施工操作便捷,施工难度较小,目前普遍应用于各个高速铁路项目建设中,本文结合新建武汉至十堰铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工工艺作简略介绍。

浅述CRTSⅠ板式无砟轨道静态精调施工工艺

本文以沈大高速线CRTSⅠ型板式无砟轨道为例,着重介绍了轨道静态调整的施工工艺,紧扣高铁客专线系列无砟轨道精调的各项作业步骤,对精调中高低、轨向、水平、轨距、变化率等关键几何尺寸进行把控,提出一些现场精调中更能有效降低轨道质量指数(TQI值),消除线路晃车及轨道动态不平顺I、II、III、IV级超限,保证旅客乘车舒适度,及高铁运行安全。

武广客运专线CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工设备配套研究

研究目的:由于无砟轨道的突出优点,我国在建或拟建的高速铁路广泛应用无砟轨道技术。武广客运专线建设在我国铁路建设史上具有重要的意义,其应用的CRTSⅠ型双块式无砟轨道系统是在德国RHE-DA2000双块式无砟轨道系统上发展起来的,该技术对于我国还是一项新技术、新工艺,也需要使用新设备。其施工设备的配套性能决定了无砟轨道的施工质量与施工效率;合理的施工设备配套,能为无砟轨道施工提供强有力的支持。研究结论:根据武广客运专线工程实际情况,结合前期同德方技术交流和施工设备引进谈判及施工设备国产化情况,从施工质量、效率和经济性方面系统分析了施工设备的配套,提出了在满足施工质量、施工效率前提下的成套施工设备配套。通过对RHEDA2000双块式无砟轨道系统技术的消化吸收和武广客运专线的无砟轨道施工实践证明,除了精调设备外,我国已经能够独立完成其它CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板施工专业设备的研制。

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。

CRTSⅠ型无砟轨道板预应力筋破坏所致附加荷载的影响分析

针对CRTSⅠ型无砟轨道板在运营过程中出现部分预应力筋破坏的现象,本文建立CRTSⅠ型无砟轨道板及其预应力分析模型,对不同位置、不同数量纵横向预应力筋破坏引起的轨道板附加荷载进行计算分析。计算结果表明:纵向预应力筋的破坏会带来轨道板附加弯矩,引起轨道板翘曲变形;预应力筋破坏对纵横向应力峰值影响较小;轨道板整体预压力随着预应力筋破坏数量的增加而减小,其中预压力在端部损失较明显,轨道板中部由于层间黏结约束,预压力损失小于端部。预应力钢筋应力计算结果显示,预应力钢筋受力基本不受相邻预应力筋破坏的影响。

列车荷载对CRTSⅠ型板式轨道疲劳损伤的影响研究

为研究CRTSI型轨道板及CA砂浆层在列车疲劳荷载作用下的疲劳损伤,按照轮轨力的正态分布规律及疲劳荷载编谱方法中的单参数计数法将列车荷载简化为2种疲劳荷载谱,通过建立的弹性地基梁-体模型计算了列车疲劳荷载作用下轨道板及CA砂浆应力值,采用Miner线性准则及以应力为基础的疲劳寿命计算方法,分别计算了轨道板混凝土及CA砂浆在60年服役期内的疲劳损伤。理论分析结果表明:仅考虑列车疲劳荷载作用时,轨道板混凝土及CA砂浆材料在60年服役期不会发生疲劳破坏;不同的疲劳荷载谱对轨道板及CA砂浆的疲劳损伤几乎没有影响。

不锯轨更换桥上CRTS Ⅰ型轨道板研究与实践

研究目的:在温度应力、列车动载、风化等综合作用下,个别CRTSⅠ型轨道板出现裂纹、掉块等病害,存在更换轨道板的可能。本文依托未开通运营的新建线路裂损轨道板的更换实例,研究不锯轨条件下更换CRTSⅠ型轨道板的可行性,以期为我国运营线路天窗时间内更换轨道板提供参考。研究结论:(1)采用抬轨方案,依靠常规工装,能克服轨道吊调度不便、桥下便道不通等实际困难,从而避免无缝钢轨切割;(2)主要更换过程为:先松扣件、凿凸台和抬钢轨后,通过板底安放滚轴,侧向抽拉裂损轨道板至线间,顶升后用双向牵引平板车转运至吊装点,经接触网中间吊出,新轨道板按此程序反向操作复位,完成轨道板更换;(3)采用特制工装和相应快硬材料,可大幅缩短作业时间,有望在无砟轨道天窗时间内完成轨道板的更换。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕松动修复试验研究

在运营的无砟轨道线路上调查发现,CRTSⅠ型双块式无砟轨道在预制轨枕与现浇道床板接触面间出现裂缝和道床板面混凝土掉块。本文分析了CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕松动的原因,通过现场测试对比分析了松动轨枕在修复前后钢轨、轨枕、道床板的垂向位移及加速度的变化情况。研究结果表明,松动轨枕修复后,钢轨、轨枕的垂向位移及加速度均明显减小,轨枕纵横向翻转幅度也明显减小,修复前后道床板的加速度变化较小。及时修复轨枕块松动应作为该类型无砟轨道日常养护维修工作的主要内容之一。

连续梁桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道凸形挡台纵向力分析

根据桥上板式轨道结构特征,利用有限元方法建立一座连续桥梁模型,计算和分析伸缩、挠曲和制动工况下凸台的受力特征。分析结果表明:伸缩工况下,连续梁桥凸形挡台受力最大值产生在离连续梁固定支座距离最远的活动端附近。桥上布设小阻力扣件能够有效减轻凸台的破坏。凸形挡台所受纵向力最大值会随着连续梁桥跨的增大而增大。挠曲工况,最不利的情况即列车满布连续梁固定支座一面两跨时,可以根据挠曲力曲线的正负性、增减性以及凹凸性来推测凸台受力特征。且这种情况下凸台受力较小,设计或检修时,可以不必作为重点考虑。制动工况时,凸形挡台所受纵向力最大值将发生在连续梁桥跨中。

CRTSⅠ型轨道板中部砂浆离缝对轨道竖向变形与受力研究

以CRTSⅠ型轨道板中部砂浆离缝为研究内容,采用有限单元法,建立该型轨道结构的弹性地基梁-板模型,分析不同长度和高度的离缝对轨道竖向位移及应力变化情况,结果表明:离缝长度变化较高度变化对轨道结构的竖向变形及应力影响要大;离缝长度在1个扣件间距(0.6 m)范围内时,长度一定,高度的变化对轨道结构的变形及受力几乎没有影响;离缝长度不大于1 m时,高度大于0.42 mm后,离缝区域轨道板处于完全脱空状态。建议在对板中离缝进行养护维修时,应将防止离缝长度的发展作为主要工作,并将轨道板应力作为衡量离缝对轨道板影响的主要指标。

高速铁路长大桥梁CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道无缝线路影响因素分析

研究目的:当大跨度连续梁桥上铺设了CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构之后,其梁轨相互作用机理更加复杂,原有的计算方法、计算模型及设计参数可能不再适用。针对既有研究的不足,本文基于有限元方法建立纵横垂向空间耦合模型,对道床板和底座板年温差、扣件纵向阻力、橡胶垫板弹性模量和隔离层摩擦系数等设计因素的影响规律进行计算与分析,为高速铁路长大桥梁CRTSⅠ型双块式无砟轨道无缝线路的设计参数的选择提供参考。研究结论:在进行设计与检算时,应根据不同地区的实际情况分别选取当地不同的年温差作为道床板和底座板的温差取值;通过在桥上采用小阻力扣件,可以明显降低钢轨最大纵向附加力及轨道结构的受力,但当扣件纵向阻力较小时,在长大桥梁的梁端处,扣件的爬行量较大,需要重点加以关注;在限位凹槽周围侧面应设置高弹橡胶垫板;道床板和底座板之间应尽量采用较小摩擦系数的隔离层。

CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术

根据CRTSⅠ型板式无砟轨道结构为单元板的特点,提出CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术。通过抬升轨道板并增加填充层厚度的方式,在不破坏轨道结构的条件下对CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降实现天窗内快速维修。通过采用乙烯基树脂和发泡橡胶材料克服了抬板后快速充填和密封两大技术难点,并制定了完善的施工工艺。本文所介绍的维修技术2013年在某线路沉降区得到实际应用,轨道结构抬升精确,效果良好。

高速铁路长大桥梁CRTSⅠ型板式无砟轨道无缝线路力学特性分析

在桥上铺设CRTSⅠ型板式无砟轨道后,梁轨相互作用机理、计算模型及设计参数与传统的有砟轨道明显不同。特别是在大跨度连续梁上采用CRTSⅠ型板式无砟轨道结构之后,其梁轨相互作用机理更加复杂。针对既有研究的不足,本文基于有限元方法建立纵横垂向空间耦合模型,对树酯填充层弹性模量、砂浆充填层弹性模量和扣件纵向阻力等设计因素的影响规律进行了计算与分析,对高速铁路长大桥梁CRTSⅠ型板式无砟轨道无缝线路的设计参数的选择提出了建议。

动荷载作用下轨道板离缝对CRTSⅠ型框架轨道板竖向变形影响分析

建立了路基上CRTSⅠ型框架式无砟轨道的弹性地基梁—板模型,以列车动荷载为加载条件,对比分析了离缝区域位于板端和板中两种工况,研究离缝值分别为1.00 mm,1.50 mm,2.00 mm,2.50 mm时轨道板的竖向变形情况。计算结果表明:板端离缝较板中离缝对轨道板竖向变形的影响更大。若板端出现离缝现象,则离缝值不应大于1.50 mm,否则板端下探位移及板中上拱位移均有较大幅度的增加,过大的板端下探位移会增加线路的动态不平顺性,过大的板中上拱位移可能诱发新的离缝区。若板中出现离缝现象,则离缝值也不应大于1.29 mm,否则板中离缝会使离缝区轨道板底面因完全悬空而仅受拉应力作用,影响轨道板使用。

CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端凸形挡台纵向力分析

针对近几年大跨桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端半圆凸形挡台的剪切破坏现象,参考国内某连续刚构桥实际参数,根据桥梁梁端半圆形凸形挡台的配筋计算出凸形挡台的设计承载力,基于有限元方法,建立线-板-桥-墩一体化计算模型,计算分析在不同扣件阻力,桥梁温度跨度和桥墩线刚度等因素下的梁端半圆形凸形挡台受力。结果表明:扣件纵向阻力是梁端凸台剪切破坏的主要影响因素,随着扣件纵向阻力的增大,梁端半圆形凸形挡台所受纵向力也随之增大,当扣件纵向阻力达到17.0k N/m/轨时,凸形挡台所受纵向力将会超过凸形挡台的抗剪承载力,即发生破坏;桥梁温度跨度、桥墩线刚度、有无起制动力对梁端半圆形凸台所受纵向力影响很小。

隧道内CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道轨枕离缝修复技术研究

随着运营时间的增长,隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕离缝病害持续恶化,严重影响隧道内轨道结构的服役性能和耐久性,甚至危及行车安全。鉴于此,文章建立了隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕离缝病害有限元模型,通过施加等效降温荷载和列车荷载,对轨枕早期离缝病害的成因和修复材料的力学性能进行了分析。研究结果表明:道床混凝土收缩荷载是导致双块式轨枕早期离缝的主要原因,混凝土较小的收缩率可降低其对道床与轨枕粘结面的损伤程度;轨枕离缝修复材料环氧树脂的弹性模量建议取为4000~6000MPa;"轨枕离缝注浆+表面封闭"的双块式轨枕离缝修复工艺具有较高的工程价值。

沪宁城际铁路CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆工艺试验研究

在沪宁城际铁路CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆工艺性试验过程中,首先对砂浆搅拌车计量系统进行校准,保证了砂浆配合比的准确性,然后对水泥乳化沥青砂浆的搅拌制备、性能测试、灌注、养护和揭板等过程进行试验研究。结果表明:自行研制的CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆施工性能、力学性能良好;垫层砂浆灌注饱满,表面平整,断面材料分布均匀、无分层离析以及起皮等,灌注效果良好,满足沪宁城际铁路水泥乳化沥青砂浆大规模施工的要求。砂浆的制备和施工工艺对后续施工质量控制有一定指导意义。

胶垫老化对CRTSⅠ型板式无砟轨道结构动力特性的影响

胶垫是轨道结构中的重要部件,起着缓冲轨道结构剧烈振动并保护轨下结构的重要作用。现场调研发现,随着轨下胶垫的老化,其减振与弹性性能逐渐降低。为得出运营状态轨下胶垫老化前后刚度的变化规律,本文选取现场老化胶垫进行室内常温状况下的静刚度测试,并基于其试验结果,利用有限元软件ABAQUS建立有限元动力学模型,对比分析胶垫老化对轨道结构动力特性的影响。试验得到2组实际运营地段无砟轨道老化胶垫平均刚度分别为144,79 k N/mm,均大于新胶垫刚度40 k N/mm。理论计算结果表明:当胶垫刚度分别为40,79,144 k N/mm时,钢轨垂向位移最大值分别为0.95,0.74,0.63 mm,而扣件垂向力最大值分别为32.1,39.2 k N。

客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道疲劳寿命预测

针对客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的疲劳寿命问题,采用有限元软件,通过应力等效原理及列车运行速度确定了室内混凝土疲劳试验的加载值和加载频率;在各组合工况下对混凝土试件进行重复加载,分析了抗折强度和动弹性模量的关系,确定采用动弹性模量衰减幅值来评价混凝土疲劳寿命;将试验结果拟合为混凝土损伤曲线,并基于Palmgren-Miner疲劳累积伤损准则得到不同荷载作用下轨道板疲劳寿命预测值。结果表明:混凝土动弹性模量和抗折强度之间存在良好的相关性;荷载频率越低或应力水平越高,混凝土损伤发展速度越快;忽略其他荷载耦合作用时,客车荷载作用下轨道板的疲劳寿命约为货车荷载作用下的2倍,而客、货车荷载交替作用下无砟轨道的疲劳寿命则介于上述2种荷载作用之间。

CRTSⅠ型板式无砟轨道抬板维修力学行为分析

路基下沉地段采用抬板注浆工艺抢修后,CRTSⅠ型板式无砟轨道的凸台受力将发生变化,因此建立有限元模型对凸台加高后CRTSⅠ型板式无砟轨道的主要部件受力情况进行了对比分析。结果表明：轨道板抬高高度在10 cm以下时,可不对凸台和树脂进行加高处理;轨道板抬高10~15 cm时,需加高凸台和树脂5~10 cm;凸台及树脂加高高度不能超过10 cm。