高速铁路纵连式轨道板空间位移作用下锚固销钉受力特性分析

销钉锚固限位技术是整治CRTSⅡ型板上拱病害的主要措施之一,能有效抑制轨道板的垂向上拱和纵向错动问题。为分析纵连式轨道发生垂向、纵向位移时销钉及轨道结构的局部受力特性,建立锚固销钉细观分析有限元模型,研究销钉、植筋胶等部件参数对锚固销钉及轨道局部受力特性的影响。结果表明:(1)销钉直径越大,对轨道板的垂向位移限制能力越强,对轨道板的纵向位移限制能力越弱,建议选用直径28~32 mm的销钉;(2)植筋胶弹性模量越大,对轨道板的垂向、纵向位移限制能力越弱,植筋胶弹性模量建议低于轨道板混凝土弹性模量的1/10;(3)钻孔直径越大,对轨道板的垂向位移限制能力越弱,对轨道板的纵向位移限制能力越强,钻孔直径宜选为销钉直径的1.25倍。

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。

温度作用下纵连式无砟轨道垂向稳定性研究

为研究纵连式无砟轨道垂向失稳的形态和过程,基于欧拉梁挠曲微分方程推导了温度作用下轨道板上拱波形曲线,得到了上拱矢度与波长的关系;并利用势能驻值原理分析了存在初始上拱时轨道板垂向失稳的平衡路径.研究表明:与假设变形法相比,解微分方程法精度更高,误差可降低近30%;轨道板的失稳过程包括持稳、胀板和失稳3个阶段,且初始上拱矢度越大,轨道板的持稳极限和胀板极限越小;分析了温度力释放对轨道板上拱平衡路径的影响,表明轨道板失稳的平衡路径会出现强化阶段,且摩擦因数越大,强化阶段出现越早,但变形较小时,温度力释放对轨道板板上拱的影响极小;初始上拱矢度越大,轨道板允许上拱越大,初始上拱小于50 mm时,轨道板难以发生垂向的失稳.

反射隔热涂料对路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力学特性的影响

为研究局部涂刷反射隔热涂料对路基上纵连式无砟轨道纵向力学特性的影响,建立多层叠合梁有限元计算模型,计算涂料局部涂刷产生的无砟轨道纵向附加力,研究无砟轨道纵向附加力的分布规律及其影响因素,针对CA砂浆黏结强度降低时,局部涂刷可能诱发的轨道病害,提出锚固销钉限位方案。研究结果表明:涂料局部涂刷对轨道板纵向力学特性的影响较大,轨道板纵向附加力最大值出现在涂刷区段中心,离涂刷区段中心越远,纵向附加力越小;随着涂刷长度的增加,轨道板纵向附加力的放射范围增加;随着CA砂浆黏结强度的降低,轨道板纵向位移增大;锚固销钉能降低轨道板纵向位移,但随着销钉数量的增加变化趋势逐渐变缓。

纵连式无砟轨道端刺区结构服役稳定特征分析

路桥过渡段范围的结构受力特征较为复杂,是轨道结构的薄弱环节。随着运营时间的增长,部分线路端刺锚固结构不可避免地出现较大水平位移,影响上部轨道结构稳定性。针对运营期纵连式无砟轨道端刺区结构稳定特征开展了现场调研和监测,结果表明:锚固结构变形特征表现为过渡板与路基支承层之间的水平位移,且呈现出随季节性温度而周期性变化的规律;受端刺锚固结构水平位移的影响,路桥过渡段结构伤损区域分布特征明显,集中在过渡板末端靠近路基范围,主要表现为轨道结构关键连接部位离缝、轨道板端上拱、宽窄接缝挤压破碎等。建议针对运营期台后锚固限位结构服役状态进行系统性监测,并进一步跟踪分析结构伤损发展规律,为科学合理地制定专项养护维修技术提供支撑。

轨道板类型对无砟轨道桥上无缝道岔的影响研究

底座纵连无砟轨道桥上无缝道岔中轨道板类型有不同种类,其中轨道板纵连结构虽然能较好地传递纵向力,为无缝道岔提供稳定可靠的无砟轨道基础,但是由于在道岔区内轨道板的宽度是渐变的,在轨道板之间纵向连接时,较难保证所施加预应力的对称性,因而还可采用分块式轨道板结构。本文就分块式道岔板与纵连式轨道板在受到伸缩力和制动力作用的情况下对桥岔不同部位的影响进行比较,进而得出:在底座纵连无砟轨道桥上无缝道岔中,纵连式轨道板结构要优于分块式道岔板结构,

温升荷载下带裂工作的纵连板轨道温度力研究

针对带裂工作的纵连板式轨道,研究温升荷载作用下板内温度力的分布规律及其影响因素。根据结构温度力计算理论,推导带裂工作的纵连板式无砟轨道在温升荷载下的温度压力计算公式,并结合试验,分析不同板底约束、配筋率和轨道板混凝土弹性模量条件下裂纹对轨道纵向温度压力的影响。研究结果表明:裂纹对纵连式无砟轨道的纵向温度压力影响较大,在计算时应当考虑裂纹对纵向温度压力的影响;摩阻系数对轨道板的纵向力影响较小,计算时可不考虑;板底黏结力对轨道板纵向温度压力影响较大,板底黏结力的增加会大幅度增加裂纹闭合所需的升温值并减少因裂纹而损失的温度;配筋率越高,轨道板的纵向温度压力越高,轨道板释放的温度压力越小,但配筋率对轨道板的纵向温度压力的影响较小。板底黏结状态和轨道板配筋率应当作为计算轨道板温度压力的重要参数。

制动力作用下桥上道岔区纵连无砟轨道受力与位移

为系统分析纵连无砟轨道与桥上无缝道岔在制动力作用下的受力与变形规律,以武汉—广州客运专线雷大桥铺设博格纵连式无砟道岔为例,将客专18号渡线、纵连式无砟轨道、桥梁和墩台视为整体,建立了岔-板-梁-墩一体化计算模型,分析制动力作用下道岔、道床板、桥墩的受力和变形规律.分析结果表明:在制动力作用下,基本轨制动附加力及位移随道床板伸缩刚度的减小而增大,但板轨相对位移未超过1 mm;限位器和间隔铁的纵向力及心轨、尖轨处板轨相对位移受无砟轨道结构的影响较小,限位器未贴靠,间隔铁力最大未超过13 kN;道床板制动附加力随伸缩刚度的降低而减小,减小量最大达到3 832.9 kN,位移则增大,最多达到17.4 mm;道床板伸缩刚度和滑动层摩擦因数减小对桥墩受力不利;当滑动层摩擦因数μ≤0.2时,取消固结机构,桥墩纵向力减小值接近500 kN.

客运专线桥上纵连式无砟道岔伸缩力与位移影响因素分析

以武广客运专线雷大特大桥铺设CRTSⅡ型纵连式无砟道岔为例,将一组客专18号渡线、CRTSⅡ型板式无砟轨道、桥梁、墩台视为一个系统,建立了岔-板-梁-墩一体化计算模型,分析了道岔、道床板、桥墩的受力和变形规律,以及道床板伸缩刚度、滑动层摩擦系数、固结机构等对各部分变形的影响。分析结果表明:基本轨伸缩附加力和纵向位移随道床板纵向伸缩刚度的减少而越大,道岔传力部件受力随道床板伸缩刚度减小而明显减小;滑动层失效不会对轨道结构的变形造成较大影响,但对墩台和固结机构受力不利;大跨桥上有必要设置固结机构,取消固结机构对基本轨位移变化及桥梁墩台受力不利。

偶然荷载对桥上岔区纵连无砟轨道受力和位移的影响

以武广客运专线某特大桥铺设纵连式无砟道岔为例,将1组客运专线18号单渡线道岔、纵连式无砟轨道、桥梁、墩台视为1个系统,建立岔—板—梁—墩一体化计算模型,分析断轨或断板等偶然荷载作用位置对道岔、道床板、桥墩受力和变形的影响。分析结果表明:断轨对墩台纵向力影响较小,但对道床板受力影响较大;一线道床板折断会使另一线的道床板纵向力、墩台纵向力及固结机构纵向力大幅增加,不利于道床板、墩台及固结机构的受力;连续梁桥梁缝处道床板折断对桥墩受力极为不利,故在设计中应避免使道床板在桥上无缝道岔梁缝附近形成最大纵向力。

周期温度作用下轴心受力混凝土结构徐变效应分析

为研究长期变温环境下考虑徐变效应时高速铁路纵连板式无砟轨道体系的结构内力,建立两端固定的轴心受力素混凝土板简化模型,设置假设条件,在已有的恒温徐变模型及变温徐变计算方法的基础上建立递推公式,分析温度参数和周期时间对徐变作用的影响,以及徐变对结构内力和变形的影响。结果表明:与不考虑徐变效应或考虑徐变系数恒定相比,考虑徐变系数随温度变化时结构受力更不利;预测结构整体内力变化趋势时,可不考虑日升降温对徐变效应的影响,只需考虑季节性升降温影响;长期受周期季节性温度变化作用,随周期温度作用循环次数的增加,结构最大拉应力增大,自第二循环起结构最大压应力减小。

基于列车响应的运营期高速铁路桥梁沉降阈值

为保证铺设纵连式无砟轨道的桥梁沉降区运营期内的列车动力性能,基于某高铁线路长期沉降监测数据,分析并归纳了运营阶段桥梁沉降特点,建立车辆-轨道-桥梁动力耦合振动模型,分析不同桥梁沉降形式对列车动力响应影响,并提出运营期间高铁桥梁沉降阈值。结果表明:桥梁差异沉降包括桥墩差异沉降和路桥路基段差异沉降。桥墩沉降主要以单墩、双墩及多墩交叉升降为主;路桥路基段沉降包括过渡段台阶式不均匀沉降和路基余弦型不均匀沉降。列车行驶于单墩抬升区域时引起的列车动力响应最大;路基余弦型不均匀沉降比过渡段台阶式沉降对列车振动更不利。基于列车行车动力响应,综合考虑当桥梁发生5 mm徐变时,铺设纵连式无砟轨桥梁桥墩差异沉降阈值为10 mm,桥后45 m范围内路桥路基段不均匀沉降阈值为8 mm。