列车荷载作用下CRTS Ⅲ型板式无砟轨道层间离缝水力特性研究

在雨水充沛或排水不畅地区,积水会造成无砟轨道层间离缝扩展显著加速。针对含层间离缝的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的水力特性问题,建立列车荷载与水耦合作用下的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道-离缝积水双向瞬态流固耦合计算模型,揭示无砟轨道层间离缝内动水压力和水流速度的分布及其峰值的变化规律,并分析列车轴重、行车速度、离缝形态及积水深度对动水压力和水流速度的影响。研究结果表明:随着列车的趋近与远离,层间离缝内固定点处的动水压力与水流速度呈周期性的正负交替变化;动水压力沿着离缝出口方向逐渐减小,其峰值发生在离缝尖端处,而水流速度沿着离缝出口方向逐渐增大,其峰值发生在离缝出口处;动水压力与水流速度峰值随列车轴重增加而线性增大,轴重每增加1 t,动水压力和水流速度峰值分别增加2.850 kPa、0.085 m/s;动水压力峰值与车速呈二次方增大关系,而在车速小于300 km/h时水流速度峰值与车速基本上呈线性关系,超过该车速后流速增长趋势较之前更大;动水压力、水流速度峰值与离缝开口量呈反比关系;动水压力与水流速度峰值都随着离缝深度和离缝积水深度增加而显著增大,且两者都与离缝深度呈3次多项式增大关系,与离缝积水深度呈2次方增大关系。研究结果可为CRTS Ⅲ型板式无砟轨道在列车荷载与水耦合作用下的层间离缝扩展分析以及养护维修工作提供依据和参考。

自密实混凝土性能劣化对CRTS Ⅲ型板式轨道荷载效应的影响

充填层是CRTS Ⅲ型板式轨道的核心部件,由于板式轨道是典型的“三明治”结构,充填层易受环境的影响而出现性能劣化,从而对轨道结构不利。为探究充填层自密实混凝土性能劣化对板式轨道荷载效应的影响,采用ABAQUS软件并结合已有的充填层混凝土损伤研究结果,建立充填层整体损伤工况和更接近实际使用情况的充填层梯度损伤工况的轨道结构有限元模型,计算轨道结构在不同工况的列车荷载和温度荷载下,轨道板、充填层和底座板的应力与位移变化情况,分析充填层疲劳损伤对轨道结构整体性能的影响。结果表明,充填层混凝土的整体损伤将导致充填层刚度显著下降,在列车和温度荷载下,轨道板和充填层组成的复合板易出现各方向的位移,使轨道结构出现局部磨耗增加和轨道不平顺等现象;充填层受荷时各向应力均大幅减小,轨道板的总体应力上升且易出现应力集中,底座板应力相较于其上部结构受充填层性能变化的影响较小。充填层出现四周梯度损伤时,不同荷载作用下,从损伤区至未损伤区应力和位移表现为连续变化,未出现明显的应力集中和应力突变;不同荷载作用下,轨道结构出现损伤的区域应力明显下降,但未发生损伤的板中部区域应力上升,加速了板中部区域的动载疲劳效应,间接增加了轨道结构的疲劳损伤。

高速铁路铺设CRTS Ⅲ型板式无砟轨道地段的路基冻胀限值

我国冻土地区高速铁路分布广泛,路基冻胀对高速铁路无砟轨道结构损伤影响较为突出,危害行车安全。但是目前尚未建立针对铺设CRTS Ⅲ型板式无砟轨道地段的路基冻胀控制限值。本文基于车辆-轨道耦合动力学理论和混凝土塑性损伤理论,考虑混凝土结构损伤和车轨相互作用,建立车辆-无砟轨道-冻胀路基静动力分析模型,分析路基冻胀对CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构的损伤和车辆动力性能指标的影响。综合静、动力控制指标,提出一种针对冻胀变形的分级控制限值;分别考虑轨道结构层间离缝和结构损伤、钢轨垂向动位移、乘车舒适性和行车安全性等多项控制指标,将路基冻胀限值划分为5个区域。研究结果表明:路基冻胀作用于轨道板中部时损伤和离缝量出现极值;结构损伤和车辆动力学响应均随波长减小和波峰增大而呈增大趋势,且均对波长的影响更为敏感。可以根据不同分区的冻胀限值保障车辆运营安全,为冻土区无砟轨道养护维修提供参考。

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构底座混凝土优化及开裂性能研究

对于CRTSⅢ型板式无砟轨道结构底座混凝土的优化及开裂性能,文章通过进行工作性能、力学性能、体积稳定性能试验分析,得出不同的坍落度对混凝土的抗压强度、塑性收缩及干燥收缩的影响几乎可以忽略不计,但在施工时,坍落度影响底座混凝土的泌水层,因此应尽可能降低混凝土的坍落度;增加TK-ac型减缩抗裂剂会增加混凝土塑性收缩变形,降低干燥收缩变形,因此,在添加TK-ac型减缩抗裂剂后,要做好早期保湿养护工作,减少胶凝材料用量及用水量,以降低混凝土的早期塑性收缩,提高混凝土的抗裂性能。

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工技术分析

随着高速铁路建设的不断推进,对轨道结构的性能要求也越来越高。CRTSⅢ型板式无砟轨道作为一种新型的轨道结构形式,以其优良的平稳性、耐久性和运营安全性受到了广泛关注。自密实混凝土作为CRTSⅢ型板式无砟轨道的关键材料,其施工技术的优劣直接影响到轨道的整体性能和运营安全。自密实混凝土是一种具有免捣固、自密实、不离析等特性的高性能混凝土,其在CRTSⅢ型板式无砟轨道中的应用,能够显著提高轨道的施工质量和效率。深入研究CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工技术,对于提升高速铁路的建设水平具有重要意义。基于此,本文章对CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工技术进行探讨,以供相关从业人员参考。

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土恒压灌注施工探讨

自密实混凝土作为填充层,在CRTSⅢ型板式无砟轨道中起到承上启下的作用,其施工效果也直接决定着无砟轨道施工质量及工效。以某铁路客运专线为例,对CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土恒压灌注施工要点展开分析,根据试验段施工效果,从轨道板腔润湿、自密实混凝土搅拌及运输等方面提出工艺优化思路。

不同气象因素下CRTSⅢ型板式无砟轨道结构热力学响应

CRTSⅢ板式无砟轨道是我国自主研发的一种竖向多层轨道结构,其热力学响应容易受到气象多因素的影响,本文建立了桥上CRTSⅢ板式无砟轨道有限元模型并进行了模型验证,然后分析了不同气象因素(环境温度、太阳辐射、风速)对无砟轨道结构热力学性能的影响规律。结果表明:该三维有限元模型可以较好反映无砟轨道热力学性能,三种气象因素中,太阳辐射是影响结构热力学响应的最重要因素,导致轨道内多层结构较大的温度、应力、位移变化,其次是环境温度作用,风速作用影响最小,特别是轨道板的热力学响应变化幅值明显大于自密实混凝土层与底座板。研究结果有助于揭示CRTSⅢ板式无砟轨道的温度荷载效应,为无砟轨道的长期结构性能评估与养维提供重要的意义。

地震作用下桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道纵向动力响应分析

为研究地震作用下桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的动力响应,以11×32 m简支梁桥为例,基于有限元法和梁-轨-板相互作用原理,建立了桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型,分析了不同地震波及地震动强度对系统受力变形的影响.研究结果表明:与El-Centro波相比,天津宁河波对系统动力响应有显著的增强效应,钢轨应力曲线均关于跨中呈反对称分布,最大拉压应力为206.5 MPa;各层间构件受力变形曲线均关于桥梁纵向呈轴对称分布,钢轨位移线形平滑,在中跨桥右侧1/3处达到最大,为100.6 mm;轨道板、自密实混凝土层、底座板位移随桥跨数的增加呈阶梯增减变化,最大值出现于第6跨桥,轨板相对位移在最右侧梁缝处达到最大,各结构的纵向力较小;随着地震动强度的提高,系统受力变形显著增加;与设计地震相比,罕遇地震下轨板相对位移最大值增加了146.9%,可达85.5 mm,极易导致轨下胶垫窜出引发扣件失效;左侧桥台与相邻固定支座墩顶最大位移差值显著,为96.6 mm,增加了落梁风险;对于地震区桥上无缝线路,需加强对薄弱位置处轨板相对位移以及相邻墩/台顶位移的关注.

地铁CRTSⅢ型板机制砂自密实混凝土的制备与性能研究

将CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土用于城市地铁轨道交通中,通过对机制砂自密实混凝土的配合比调整以及外加剂的优选,制备出综合成本低、自密实性能优良且外观密实度高的自密实混凝土。研究发现,采用PCA-Ⅱ与PCA-W型聚羧酸减水剂按1∶1质量比复合使用可明显改善机制砂混凝土的黏度及抗波动性。当降低混凝土黏度改性剂用量为15 kg/m^(3)后,通过调整胶凝材料总量为540 kg/m^(3),同时复掺0.1%引气剂与0.02%的消泡剂,混凝土的含气量为5.5%,扩展度为665 mm,L型仪填充比为0.95,机制砂自密实混凝土的工作性能及外观质量最佳。

CRTSⅢ型板式无砟轨道关键施工技术现状及展望

CRTSⅢ型无砟轨道板在结构形式、耐久性、工程造价及后期维护的便捷性等方面显示了巨大优势,成为我国高速客运铁路的主要发展方向。本文总结国内CRTSⅢ型板式无砟轨道铺设及自密实混凝土从生产到运输再到灌注的整个过程所用工艺和工装,分析其中的优点及不足,并提出新的设想。

CRTSⅢ型板式无砟轨道新型压板工装及配套设施的应用

自密实混凝土填充层灌注是CRTSⅢ型板式无砟轨道施工的关键环节。为保证轨道板在自密实混凝土灌注过程中不出现上浮现象,需在轨道板精调完成后安装抗上浮装置。由于普通压杆无法实时显示压力,本文研发了一种具有监测功能的轨道板灌注用扣压装置及监测方法,拉力及上浮量可直接显示并自动记录。

CRTSⅢ型板填充层自密实混凝土配制技术研究

结合京滨铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土的工程应用,研究不同砂率和水胶比对填充层自密实混凝土性能影响,,设计了20组C40自密实混凝土配比进行对比试验,研究不同砂率和水胶比条件下混凝土间隙通过性及抗离析性的变化规律,据此得到自密实混凝土的最优砂率和最佳胶凝材料用量;在最优配合比的基础上研究了投料顺序和搅拌时间对自密实混凝土工作性能和强度的影响。研究结果表明:填充层C40自密实混凝土的最佳砂率为51%,最佳胶凝材料用量为440 kg/m3;自密实混凝土的最佳投料顺序为:先加入砂、石、胶凝材料,然后搅拌30 s后将水和外加剂全部加入,搅拌3 min;搅拌时间越长越有利于拌合物的均匀性,然而快速搅拌也会带来骨料的磨损,增加了粉体体积,消耗用水量,研究证实自密实混凝土适宜搅拌时间为4 min。

CRTSⅢ型板式无砟轨道振动能量分布及传递特性

为了更好地优化CRTSⅢ型板式无砟轨道结构,建立三维有限元模型,通过谐响应分析研究了CRTSⅢ型板式无砟轨道在0~1200 Hz内的稳态响应,计算得到了钢轨和轨道板振动能量在空间和频域上的分布及传递特性,并讨论了扣件弹性垫层刚度对轨道结构能量分布的影响。结果表明:加载频率为0~1200 Hz时,轨道结构的振动能量在其各阶模态固有频率处达到峰值,其中,钢轨振动能量存在两个峰值,分别对应钢轨一阶挠曲变形和pin⁃pin振动;轨道板振动能量存在多个共振峰且主要集中在200 Hz以内,分别对应轨道板前几阶纵向弯曲振动。钢轨和轨道板振动能量大小与弹性垫层刚度紧密相关,尤其当加载频率位于钢轨一阶挠曲频率附近时,钢轨振动能量尤其是势能随弹性垫层刚度增大而明显降低,轨道板振动能量随弹性垫层刚度增大而显著升高。

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工工艺研究

高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道是一种新型高速铁路轨道结构,已逐步取代了CRTS Ⅰ型、CRTS Ⅱ型板,其中自密实混凝土施工是保证无砟轨道施工质量的关键工序。文章对新建鲁南高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工工程案例进行了研究,总结了工艺流程要点,以及对自密实混凝土施工中工装改进等质量控制措施,极大提高了自密实混凝土施工质量,加快了施工进度,取得了较好效益,对类似无砟轨道工程施工提供了借鉴和参考。

先张法CRTSⅢ型板“流水机组法”制造技术

先张法CRTSⅢ型板“流水机组法”制造技术是近几年较为先进的轨道板生产工艺,相比较传统“窑池法”生产具有占地面积小、设备投资低、人员需求少等优点。“流水机组法”生产的关键点在于轨道板模具的制造精度和生产工序的质量控制。轨道板模需要严格与生产流水线相匹配,从设计到制造要求严格,才能保障成品轨道板的外观质量。轨道板质量的把控在关键工序要有相对应的控制措施,整条流水线大量使用各类传感器和伺服电机,从物理层面上实现轨道板参数的精准控制。“流水机组法”在减少人力投入的情况下能有效提高产品质量,实现真正意义上的降本增效和产品的智能制造。

CRTSⅢ型板式无砟轨道施工质量提升措施

本文针对CRTSⅢ型板式无砟轨道施工过程中易出现的底座限位凹槽裂纹、伸缩缝破损和轨道板上浮量过大等问题,提出了相应施工工艺创新解决方法:(1)为减少底座限位凹槽边角裂缝并保持限位凹槽外观质量,设计了含倒角的限位凹槽定型模具并在凹槽边角处加设了防裂钢筋网;(2)为保证底座伸缩缝的施工质量,重新设计了伸缩缝横隔模板,优化了底座伸缩缝施工工艺;(3)为防止自密实混凝土灌注过程中漏浆并控制轨道板上浮量,改进了轨道板压杠结构。通过以上技术改造,提升了底座施工质量,优化了施工工序,保证了轨道板铺设的整体质量。

山区铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术

随着我国高速铁路不断的发展,其舒适、安全、稳定、快捷的特点,成了人们出行的必选交通方式,越来越多的人对无砟轨道结构有了深刻的认识,在此基础上我国自主研发了CRTSⅢ型板式无砟轨道,与日本研发的CRTSⅠ板和德国研发的CRTSⅡ板相比具有简化设计、施工简单、线路平稳等优点。本文以京沈铁路客运专线Ⅶ标段CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,重点对无砟轨道施工组织、施工工装工艺、关键工序质量控制等进行了阐述,对其他类似工程提供借鉴。

CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板施工过程中常见病害分析及防治措施

交通是经济发展的重要命脉,高铁对于城市发展十分重要。作为其主要轨道形式CRTSⅢ型板式无砟轨道的施工必须保证品质。本文将围绕着CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板施工过程中常见病害分析及防治措施展开研究,对CRTSⅢ型板式无砟轨道底座施工技术的流程和要点做出分析,结合具体的项目工程案例,针对其中的常见病害,提出针对性的防治措施,为相关施工项目提供参考,促进CRTSⅢ型板式无砟轨道底座施工高效、高品质进行。

CRTSⅢ型板式无砟轨道工艺试验分析

近年来,高速铁路建设发展迅猛,CRTSⅢ型板式无砟轨道技术得到了大规模应用。作为我国拥有自主知识产权的技术,该技术吸取了CRTSⅠ型、CRTSⅡ型板建设运营实践的技术经验,优化了结构,耐久性高,维修方便。文章结合客运专线工程实例,在CRTSⅢ型板上轨道机械性能试验的具体分析中模拟了无砟轨道底座板施工、隔离层与弹性垫层施工及轨道板施工技术等,并进行现场揭板试验,归纳了工艺试验参数、施工经验等,旨在为无砟轨道线下一步施工作准备。

界面离缝对CRTS Ⅲ型板式轨道动力特性的影响

研究目的:轨道板与自密实混凝土层之间的界面离缝是CRTSⅢ型板式无砟轨道常见的伤损之一。本文基于车辆-轨道耦合动力学,建立高速列车-CRTSⅢ型板式无砟轨道空间振动分析模型,通过未离缝工况和板边离缝工况的对比分析,揭示板边离缝对CRTSⅢ型板式无砟轨道结构动力特性的影响规律。研究结论:(1)无砟轨道结构各项动力响应指标随着列车速度、离缝深度的增加而增大,扣件垂向拉力、各部件(轨道板、自密实混凝土层、底座板)动力响应,以及各部件界面相互作用效应的增幅尤为明显;与未离缝工况相比,离缝深度为0.25 m和0.50 m时,扣件垂向拉力增幅分别可达5%和25%,轨道板加速度增幅分别可达30%和70%,底座板加速度增幅分别可达35%和60%;(2)离缝长度贯通板边时,轨道板与自密实混凝土层之间垂向向下相对加速度可达轨道板加速度的2倍以上,显著增加轨道板、自密实混凝土层、底座板之间的拍击作用,加快轨道各部件及其界面的损伤破坏速度;(3)CRTSⅢ型板式无砟轨道养护维修过程中,应严格控制离缝的深度和长度;(4)本研究成果对于指导CRTSⅢ型板式无砟轨道养护维修具有参考价值。