高速铁路板式无砟轨道-路基结构动力特性研究

针对列车走行的实际情况,将板式无砟轨道-路基作为参振子结构纳入车辆计算模型,建立包含车辆、钢轨、板式轨道和路基为一体的二系垂向耦合动力分析模型,分析列车速度对车辆运行品质、系统动位移以及动应力的影响。结果表明:车体加速度、动轮载和轮重减载率均随车速的提高而增大,呈线性分布,当列车高速通过无砟轨道-路基结构时,列车运行的安全性和舒适度指标都能满足要求;系统动位移受速度影响较小;轨道板易发生疲劳破坏,需采用双层、双向配筋;路基面动应力随速度的提高而增大,但数值比有砟轨道的小;路基动应力沿路基深度方向衰减较慢,在基床表面下3 m处,动应力只有基面的25%左右;无砟轨道的基床加速度远小于有砟轨道的加速度值,表明无砟轨道结构可以有效地改善列车荷载对路基基床的振动作用。

高速铁路板式无砟轨道CA砂浆研究现状与展望

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是高速铁路板式无砟轨道的关键结构层之一,起着支承、调整、传载、减振和隔振的作用。结合单元板式无砟轨道CA砂浆的应用情况,总结分析当前国内外CA砂浆的配合比设计、静动态力学性能、耐久性及CA砂浆与板式轨道动力学匹配的研究现状,指出在这些研究方面的不足,在此基础上对CA砂浆的研究方向作出了展望。

高速铁路板式无砟轨道基础配套机具选型设计与应用

京沪高速铁路全线采用CRTSII型板式无砟轨道形式,板式无砟轨道基础在桥梁、路基段分别设计为底座板、支承层,以京沪高速铁路枣埠先导段为例,通过对高速铁路板式无砟轨道底座板/支承层施工模板进行多方案比选、选型设计、现场模拟试验验证工艺设计、并再次加工改进的情况,详细介绍了高速铁路CRTSII型板式无砟轨道基础混凝土施工采用高模低筑模板设计方案,配置悬挂式宽度可伸缩振捣整平机,做到路基、隧道支承层与桥梁底座模板在直线、曲线段全部通用,施工组织方便、快捷,有效保证了混凝土的施工质量。

高速铁路板式无砟轨道在工作状态下的力学性能分析

为研究无砟轨道结构在列车荷载作用下的力学性能,将无砟轨道结构简化为无限长双层弹性地基梁;基于弹性基础梁的概念,建立双层弹性地基梁模型及其理论表达公式。当列车位于轨道某一位置上时,在车辆荷载作用下,建立了钢轨与轨道板的微分平衡方程,结合广义“初参数法”及其边界条件,得到双层梁在车辆荷载下的位移和应力的解析值。通过算例,对运行钢轨和轨道板的变形和应力进行了分析,并将计算结果与Ansys分析结果进行了比较,佐证了解析解的可靠性。因此,将板式无砟轨道简化为无限长双层弹性地基梁更加符合实际工况,研究结果可为高速铁路无砟轨道理论研究提供可靠依据,为相关工程提供设计参考。

高速铁路板式无砟轨道主要参数分析

随着我国高速铁路的兴建,无砟轨道结构尤其是板式无砟轨道结构得到了大量应用。对国外引进的无砟轨道技术需要进行消化吸收再创新时,关键之一就是要对此种轨道结构的静、动力特性进行深入研究,从而指导无砟轨道的设计与施工。无砟轨道主要参数对轨道结构的静、动力特性影响显著,通过本文计算分析得出:较宽和较厚的轨道板有利减小板式轨道的受力与变形;较大的弹性模量有利于减小板式轨道的受力与变形。

高速铁路板式无砟轨道用CA砂浆搅拌车

通过对高速铁路板式无砟轨道用水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)材料技术及搅拌装备的研究,开发了CA砂浆的专用搅拌车。

高速铁路板式无砟轨道底座板施工技术

板式无砟轨道技术是高速铁路的关键技术,而底座板起到主要的承载作用;底座板施工的质量直接影响到水泥乳化沥青砂浆充填层厚度,水泥乳化沥青砂浆充填层如果厚度不能满足规范要求不仅造成返工,浪费和影响到施工工期,而且对后期运营安全埋下隐患。

高速铁路板式无砟轨道底座板高精度施工控制技术

以京沪高铁CRTSⅡ型板式无砟轨道为例,简要介绍了底座板传统施工方法、现状及不足,针对底座板顶面高程和平整度精度差、底座板厚度变化致使模板配置难的问题,研究出了在普通模板上安装与底座板顶面平行并高出一定值的可调高滑道并悬挂可调高平尺控制架、高模低做施工新方法。详细介绍了该模板体系的组成、特点和主要施工工艺。该技术有效降低了底座板的打磨数量,减少了CA砂浆的浪费,提高了底座板施工精度,有效保证了无砟轨道使用寿命。

高速铁路板式无砟轨道病害及其修复技术研究

由于受到运营环境、列车荷载等影响,板式无砟轨道运行中极易出现多种病害,对相关线路的运营有较大的影响,高效修复板式无砟轨道各类病害至关重要。因此,文章从不同角度深入探究了高速铁路板式无砟轨道病害修复技术,细化剖析板式无砟轨道病害的同时进行合理化修复,最大化提高修复效率以及效果,确保板式无砟轨道稳定运行,提升高速铁路运营效益。

高速铁路板式无砟轨道底座板高精度施工控制技术

高速铁路板式无砟轨道底座板的施工是高速铁路建设的一大施工难点。由于底座板高度在不断的变化中,传统的模板施工工艺不能满足连续施工的要求,因此采用了高模低筑的模板设计工艺,达到浇筑过程中对高程和平整度的高精度控制。同时为了保障施工精度,底座板施工控制技术对梁面和施工环境等也有一定的要求。

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。

高速铁路解锁后纵连式无砟轨道纵向温度应力及界面损伤研究

针对持续高温作用下纵连板式无砟轨道结构因温度应力过大而产生严重病害的问题,提出部分解锁方案以释放其温度应力。为量化解锁后轨道结构温度应力的释放效果并探究其释放原理,建立部分解锁后CRTSⅡ板式无砟轨道数值计算模型,分析整体温升作用下层间界面损伤的演化规律和部分解锁后轨道结构对温度应力的释放效果。研究表明:整体温升作用下,由于解锁后轨道板和底座板纵向位移差较大,导致轨道结构层间损伤、离缝产生的临界整体温升较低;解锁后轨道结构层间离缝产生的临界整体温升为13℃。由于纵连板式无砟轨道结构体系的转变,且层间黏结强度随整体温升的升高而降低,解锁后轨道板和宽窄接缝的温度应力得到了部分释放;当整体温升为50℃时,轨道板纵向应力最大释放量可达17.5 MPa,相比于解锁前下降了95.5%;宽窄接缝纵向应力释放量最大可达17.35 MPa,相比于解锁前下降了95.3%。随整体温升的不断升高,层间界面损伤不断扩展,轨道板纵向约束减弱,故纵向应力反而降低;解锁后宽窄接缝温度应力随整体温升的变化规律受层间离缝面积影响,其随着整体温升升高呈先增大后减小再增加趋势。

高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道路基冻胀管理值

针对季节性冻土区高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道冻胀问题,建立路基冻胀仿真模型,研究路基冻胀对轨道结构脱空的影响,明确了不同冻胀波长下的冻胀最不利位置,计算分析了冻胀变化率对轨道结构脱空高度的影响;通过对脱空超过1 mm的路基冻胀进行限制,提出了不同冻胀波长下的路基冻胀控制值。结果表明:无砟轨道结构脱空高度随着路基冻胀位置变化而变化,且不同波长路基冻胀的最不利位置不同;底座板长度对轨道结构最不利冻胀位置无影响;冻胀波长L <5 m时,冻胀引起的幅值变化不应超过1 mm;5 m≤L <15 m时,轨道结构临界冻胀变化率为0.7‰,路基冻胀由临界冻胀变化率控制;L≥15 m时,临界冻胀变化率随冻胀波长增大而线性增大,增长率为0.125‰。

高速铁路CRTSⅢ板式无砟轨道施工技术应用及把控要点

为解决高速铁路CRTSⅢ板式无砟轨道施工技术问题,结合新建常德经益阳至长沙铁路站前工程四标CRTSⅢ板式无砟轨道施工,通过使用先进测量技术,并进行理论计算、现场试验等,加强CRTSⅢ板式无砟轨道技术的分析,确定合适的轨道板布板方式、铺设、模板安装、自密实混凝土配合比、现场施工工艺等关键参数及措施,最后进行现场应用效果分析。

高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土性能研究

为解决高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道结构高施工性、高平顺性和高耐久性要求,采用具有高流动性、高塑性稳定性和低收缩变形的自密实混凝土作为无砟轨道充填层材料。针对充填层的封闭结构空间和承载功能,并结合设计和无砟轨道结构对自密实混凝土的要求,制备了C30,C40和C50三种强度等级自密实混凝土,进行体积稳定性试验、氯离子渗透试验和单边冻融试验,研究其工作性能、体积稳定性和耐久性能。结果表明:三种自密实混凝土均具有适合板式无砟轨道充填层施工的良好工作性能;其塑性收缩变形均随着强度等级的提高而增大;在水胶比相同和单方用水量相同两种情况下三种自密实混凝土的干燥收缩变形呈现出完全相反的变化规律;三种自密实混凝土均具有良好耐久性,抗氯离子渗透能力随强度等级的提高而降低,抗盐冻性能则随着强度等级的提高而增强。

有砟与板式无砟轨道结构对高速铁路地基振动的影响分析

将既有的车辆-有砟轨道-路基-层状地基耦合系统垂向振动解析模型进行修改,使模型适应于板式无砟轨道的状况。针对我国客运专线线路情况,利用模型比较分析了有砟与板式无砟两种轨道结构下高速列车运行引起的地基振动,得到地基表面垂向振动加速度的振级、时程曲线和Z振级,动应力的功率谱与时程曲线;并讨论了轨道随机不平顺对地基振动的影响。分析结果表明：板式无砟轨道具有更好的隔振能力,板式无砟轨道情况下的地基振动加速度和动应力都明显小于有砟轨道的情况,其中Z振级减小约10~20 d B,且减小振动的主要频率分布在10~40 Hz的中频范围内;移动轴荷载对地基的低频振动贡献较大,而轨道随机不平顺主要对中高频振动产生作用,且板式无砟轨道情况下轨道随机不平顺对地基振动的影响远大于有砟轨道的情况,因此板式无砟轨道需更严格控制轨道的平顺状态。

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构动力特性分析

为了分析京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的动力响应,通过建立无砟轨道结构-下部基础结构动力有限元分析模型,得到了结构前10阶模态和不同列车速度下无砟轨道结构的动力特性.分析结果表明:桥梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的自振频率都比规范的限值大,说明桥梁有足够的刚度保证列车行驶的安全性和舒适性;桥梁上板式无砟轨道结构的前10阶振型中大部分振型表现为横向扭转,桥梁结构横向刚度相对较小,在实际的高速铁路桥梁结构中应注意桥梁的横向稳定性;无砟轨道结构各个构件的竖向位移、竖向加速度、板底水平拉应力及CA砂浆层竖向压应力均随列车速度的增大而逐渐增大;线下基础结构顶面竖向压应力存在转折变化点.

高铁隧道内地下水作用下双块式无砟轨道道床板裂缝扩展研究

针对我国高速铁路隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工阶段道床板开裂问题,运用有限元软件建立隧道-无砟轨道三维实体模型,研究地下水作用下隧道内无砟轨道各结构层位移隆起变化规律,并结合FRANC3D软件,在道床板结构受力最不利位置插入不同形状的预制三维裂缝,分析水压、裂缝长度对道床板裂缝扩展的影响。研究结果表明:(1)三角形荷载作用相较于均布荷载作用时,道床板位移隆起量虽有所减小,但地下水压的反复作用始终会影响轨道结构的平顺性,甚至导致道床板与仰拱填充间出现离缝;(2)裂缝长度是裂缝失稳扩展的控制因素,在排水系统完全堵塞时,建议将裂缝长度控制在200 mm以内;(3)水压为裂缝扩展的关键影响因素,同等条件下水压越大,道床板裂缝扩展越迅速,均布荷载下道床板裂缝尖端应力强度因子是对应三角形荷载下的1.2~1.4倍。

高速铁路CRTSⅢ型轨道板隔离层关键构件-弹性垫板试验

弹性垫板作为自密实混凝土填充层和底座板之间的缓冲构件,通过自身压缩变形达到减震耗能的目的,因此弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能对CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的抗震特性具有显著影响。为研究弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能,开展弹性垫板的平面压缩试验。探究不同截面尺寸、不同厚度情况下弹性垫板试件的荷载-位移曲线变化规律,探讨弹性垫板试件在平面压缩情况下的刚度变化规律,提出考虑尺寸效应的弹性垫板荷载-位移力学模型。并利用该荷载-位移力学模型与弹性垫板平面压缩的试验数据进行对比。研究结果表明:弹性垫板荷载-位移力学模型能有效模拟弹性垫板的平面压缩力学特性;不同弹性垫板试件的荷载-位移曲线形状大体一致,均表现为位移随着荷载的增加非线性增大;弹性垫板的截面面积和厚度均对弹性垫板的荷载-位移曲线有显著影响,表现为相同荷载情况下,截面面积越大,厚度越小,弹性垫板的位移越小;弹性垫板试件的割线刚度与截面面积、厚度有关,表现为截面面积越大,厚度越小,弹性垫板割线刚度越大,平面可压缩性越低。

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。