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。

CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土缺陷整治方法及运用探究

CRTSIII型板式无轨道作为现代化铁路基础设施的重要组成,其使用的自密实混凝土(SCC)在提高铺设效率和质量稳定性方面具有显著优势。然而,随着使用时间的延长,环境因素和载荷作用可能导致裂缝、孔洞等缺陷的产生,影响轨道系统的稳定性和安全性。基于此,该文从CRTSII型板式无碓轨道概述入手,分析CRTSII型板式无碓轨道自密实混凝土常见缺陷类型,并从多个维度提出整治方法及运用策略,希望能够有效延长轨道的使用寿命,并确保运营的可靠性。

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。

高速铁路CRTSⅡ型板式轨道高低不平顺敏感波长的分布特征及影响因素

目的:部分轨道不平顺波对高速铁路车辆系统的振动有较大的影响,需要从轨道结构振动控制的角度,对无砟轨道不平顺敏感波长的分布特征及影响因素进行研究,以降低轨道结构振动,延长轨道结构寿命。方法:介绍了车辆-CRTSⅡ型板式轨道耦合系统的动力学算法,列出车辆-CRTSⅡ型板式轨道耦合系统的运动方程,计算得到了轨道不平顺敏感波长。在分析CRTSⅡ型板式轨道敏感波长的分布特征的基础上,选取列车运行速度、扣件、CA(水泥沥青)砂浆、路基等4种影响因素,选取各影响因素不同工况的计算参数,分析计算各影响因素不同参数取值对轨道高低不平顺敏感波长的影响。结果及结论:轨道高低不平顺敏感波长总体上随列车运行速度增大而增大,但并不是严格的单调变化;扣件各参数主要影响低阶(前5阶)敏感波长,与扣件垂向阻尼相比,扣件垂向刚度对敏感波长的影响更大;CA砂浆各参数对轨道高低不平顺敏感波长几乎无影响;路基各参数对高低不平顺敏感波长的影响与扣件相似。

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.

高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道结构受力特性研究

研究目的:当前的无砟轨道结构设计方法,对于控制指标、最不利位置和临界荷位的概念并未明确提出。本文选取高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道结构进行结构静力特性分析;同时计算分析车辆荷载在不同位置处的无砟轨道结构产生的应力大小,以及无砟轨道结构在车辆荷载作用下的临界荷位和最不利位置。研究结论:(1)CRTSⅢ型无砟轨道结构的临界荷位为板端位置;(2)轨道板板底的横向最大拉应力比纵向最大拉应力大,最不利位置在轨道板的板角处;(3)填充层的最大压应力发生在荷载的下方;(4)路基上的无砟轨道结构的支撑层纵向最大拉应力比横向最大拉应力大,最不利位置在荷载位置处,桥梁上的无砟轨道结构底座板的纵向未出现拉应力,横向拉应力发生位置在支撑层的纵向边缘;(5)研究成果可为我国提出具有我国自主知识产权的、国际先进的无砟轨道设计理论与方法提供参考。

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。

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。

温升作用下ECC 修复CRTSⅡ型板式无砟轨道 宽窄接缝的损伤机理

为了探究采用超高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)修复宽窄接缝时,纵连板式无砟轨道宽窄接缝在整体温升荷载下的损伤演化规律,建立含层间内聚力和ECC宽窄接缝拉压非线性本构模型的CRTSⅡ型板式无砟轨道三维数值模型,分析宽窄接缝采用ECC和C55混凝土时轨道板与宽窄接缝层间损伤、宽窄接缝损伤的差异,研究不同ECC材料参数下宽窄接缝的损伤机理,提出了合适的ECC力学性能指标。结果表明:在50℃温升荷载作用下,相比于C55混凝土,常规ECC可使宽窄接缝总刚度损伤降低51%,受拉损伤因子降低88%,垂向位移减小34%;提高ECC抗拉和抗压强度均可以有效减小受压、受拉损伤因子及接缝纵向位移,ECC抗拉强度由3 MPa提高至5 MPa时,受压、受拉损伤因子降幅分别约45%、50%,ECC抗压强度由30 MPa提高至60 MPa时,受压、受拉损伤因子降幅分别约51%、44%。建议采用ECC修复宽窄接缝损伤时,ECC抗拉强度取5 MPa,抗压强度取50~60 MPa。

低温环境下桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土温度效应试验研究

为探明低温环境下CRTS Ⅱ型板式无砟轨道混凝土结构的温度效应,制作了1∶4无砟轨道-简支箱梁结构缩尺模型,通过开展低温环境下温度荷载试验,分析了轨道结构的温度分布、结构应力以及纵向位移时程变化规律。试验结果表明:CA砂浆层对温度的竖向传递具有阻滞效应,最不利温度结构出现于轨道板-CA砂浆层间界面,整体温度分布呈“锄形”;纵向方向中间应力值均大于两侧的应力值;轨道结构竖向位移及纵向位移与温度均呈现明显的线性关系;最后指出CRTS Ⅱ型板式无砟轨道低温适应性较差,严寒地区应尽量减少该结构类型的采用。

不同温度速率下桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道热力学性能研究

针对我国CRTSⅡ型板式无砟轨道的复杂温度荷载效应,重点研究不同温度速率变化对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构热力学性能的影响。通过大型环境模拟试验箱,开展简支箱梁上5块CRTSⅡ型板式无砟轨道的1∶4几何缩尺模型的温度试验,对比分析3种环境温度变化速率下无砟轨道内的温度和应力分布特征;建立两端自由和两端约束条件下缩尺模型的热传导数值模型,验证了该数值模型的有效性,分析了两种约束条件下无砟轨道-箱梁结构的三维温度场、应力场和位移的变化规律。结果表明,随着温度变化速率下降,无砟轨道-箱梁结构的竖向位移和温度变化幅值在增大,但竖向多层的温度和位移数值在下降;结构的应力、轨道板轴力也不断增大,特别是温度变化速率从0.67℃/min下降到0.44℃/min时。此外,两端自由的纵向应力和竖向位移均比两端约束的小,但其温度要大于两端约束的,约束边界条件会加速轨道内热传递过程。

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道稳定性理论研究

研究目的:目前,纵连轨道板上拱是我国CRTSⅡ型板式轨道主要伤损类型之一。本文基于微分方程法和能量法相结合,采用单波弯曲变形曲线,建立更加符合纵连轨道板实际状态的直板和考虑竖曲线的曲板稳定性分析模型,推导得出稳定性计算公式,研究轨道板稳定性相关参数的影响规律。研究结论:(1)CRTSⅡ型板式无砟轨道应参照无缝线路稳定性理论进行纵连轨道板稳定性分析,得出轨道板最小临界温升幅度,为确定施工锁定板温提供依据;(2)轨道板与砂浆层界面的离缝或削弱是造成轨道板上拱的最直接原因,CA砂浆黏结强度的降低可导致轨道板臌曲临界力大幅度下降,CA砂浆黏结强度降低50%时,临界板温降低25%;轨道板纵向阻力降低50%时,最小临界板温降低5.7%,临界正矢增加38.1%;轨道板初始弯曲越大,最小临界板温越低,临界波长也变长,临界正矢减小;竖曲线对轨道板稳定性的影响很小,最小临界温度力降低不超过1%;(3)本研究成果阐明了纵连轨道板上拱的力学机理和诸多关键参数的影响规律,可为高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道稳定性研究提供理论参考。

高速铁路CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构临界荷位和最不利位置分析

为了研究高速铁路CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构的临界荷位和最不利位置,以京沪高速铁路CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构为例,选取轨道板板底的纵向弯拉应力作为确定轨道结构临界荷位的指标,计算得到了列车轴载位于板端位置为临界荷位;计算了轴载在临界荷位时的钢轨竖向位移、轨道板板底水平拉应力、CA砂浆层竖向压应力、底座(或支承层)板底水平拉应力,分析了车辆荷载在不同位置处的无砟轨道结构产生的应力大小,得出路基和桥梁上CRTS Ⅱ型无砟轨道结构的最不利位置。

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道高温变形及损伤机理研究

为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道在系统升温及温度梯度共同作用下的温度变形特征及损伤失稳机理,采用有限元分析手段,建立连续12块板总长度约80 m的轨道结构理论分析模型,提出接缝处的钳口形受力机制,并分别对窄接缝均匀和不均匀损伤条件下轨道结构的温度变形特征进行计算分析。结果表明:钳口效应将加速窄接缝的压溃;不同的接缝损伤工况组合引起不同形态的轨道结构变形;板端偏压力线上移进入宽接缝内容易导致板端劈裂。

高速铁路桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道温度荷载效应研究

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统梁轨相互作用的传力体系与既有的有砟轨道和单元板式无砟轨道线路的轨道结构受力变形特征有较大的不同。利用ANSYS有限元软件对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道的受力变形特征进行分析,选择32 m简支梁和(48+80+48)m连续梁开展了长期温度荷载效应监测,分析桥上CRTSⅡ型板在温度荷载作用下的结构受力变形特征。结果表明,在降温和升温过程中,简支梁和连续梁梁体温度伸缩量与温度的分布规律相吻合,"两布一膜"减少了梁轨间相互作用力。说明桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道设计原理和设计方法是合理的,为相关技术规范的制定提供了科学依据。

高速铁路运营期间CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板断裂修复技术

运营期间的高速铁路无砟轨道维修时间紧,施工安全风险高、难度大。结合某高速铁路运营期间CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板断裂问题,比选了揭板彻底修复和横联帮宽底座板两种技术方案,通过模拟现场工况进行了工艺试验。工程实践证明揭板彻底修复技术能够满足运营期间高速铁路维修施工的要求,可以为类似问题的修复施工提供参考。

高速铁路双块式无砟轨道施工控制技术分析

双块式无砟轨道具有均匀、稳定的优势,使用寿命持久,可减少后期维修和维护。为提高双块式无砟轨道施工质量,减少工程项目出现问题的概率,结合具体案例,分析高速铁路双块式无砟轨道施工技术流程,设计施工方案,阐述双块式无砟轨道施工技术要点和技术应用,期望为相关人员提供借鉴,确保轨道施工质量符合要求。研究结果表明,轨道控制网、底座板、路基支承层、道床板施工是工程项目建设的关键,需要做好混凝土浇筑、配置等相关工作,相关人员必须明确具体的技术指标和技术措施,严格控制技术参数。

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道维修技术探索

为系统解决CRTSⅡ型板式无砟轨道运营中存在的问题,深入调研了某城际铁路无砟轨道的使用情况,了解掌握CRTSⅡ型板式无砟轨道的伤损状态,提出了CRTSⅡ型板式无砟轨道伤损等级划分及维修方法。

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。