大跨度混合梁斜拉桥CRTSⅢ型无砟轨道快速施工关键技术

为提高大跨度铁路桥梁CRTSⅢ型无砟轨道的施工工效,以(30+46+300+97+62.395)m高低混凝土塔混合梁斜拉桥——湖杭铁路富春江特大桥主桥为背景,提出了一种工效更高的CRTSⅢ型无砟轨道快速施工方案。该方案综合考虑施工过程中温度、桥面荷载对桥面线形的影响,针对类似工程CRTSⅢ型无砟轨道施工过程中CPⅢ控制点需多次测定、线形控制方式对工期影响较大的局限性,采用在每个底座板放样断面的桥面两侧埋设测钉作为线形观测点,以测点与放样点间高差为控制指标进行放样;基于防撞墙等附属设施施工前、后的桥面线形实测数据对有限元计算模型进行刚度修正,结合CRTSⅢ型无砟轨道的构造特点,采用刚度修正后的有限元模型计算施工预拱度以控制桥面线形。富春江特大桥主桥采用该CRTSⅢ型无砟轨道快速施工方案实际节省工期20 d,在保证施工质量的基础上达到了提高工效、节省工期的效果。

CRTSⅢ型混凝土轨道板生产建场规划

CRTSⅢ型轨道板板场规划设计应根据工程总体工期安排、制板数量、铺板计划等因素,结合当地气候、地形地质条件、板场生产规模、制板周期和生产速度,综合对比生产、运输、防洪、环保等多方案后,确定合理的位置和方案。板场规划设计可分为总体规划设计和施工规划设计,总体规划包括生产效率确定、制板台座与存板数量确定、主要设备配置和平面布置等;施工规划设计主要进行辅助工程规划设计,包括电力、给水、排水、蒸汽及其他工程管线系统规划设计等。该施工规划根据具体项目的总体规划进行。

高速铁路先张CRTSⅢ型轨道板场规划设计研究

CRTSⅢ型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板,是目前我国使用的最先进的板式无砟轨道结构形式,具有完全自主知识产权。研究采用固定张拉台座法、工厂化预制生产的先张CRTSⅢ型轨道板场规划设计。该场占地规模小,布局规划合理,能满足轨道板生产需要,并且建设规模合理,与线路工程进度相匹配,投资造价较小。

CRTSⅢ型先张法预应力轨道板制造技术研究

我国工程科研技术人员通过引进、借鉴国外无砟轨道技术,技术再创新,不断优化设计及生产工艺,自主设计研发出CRTSⅢ型先张法预应力轨道板,从而使我国拥有了自主知识产权的无砟轨道技术。通过多条客运专线实际推广应用,不断进行工程经验总结,我国的轨道板生产目前已逐步建立系统化、标准化和现代化成套技术。基于此,本文将介绍CRTSⅢ型先张法预应力轨道板的发展应用,从原材料及生产工序系统性地阐述预制生产中的技术控制要点,为后续生产提供一定的经验参考。

CRTSⅢ型轨道板平整度检测方法对比分析

为确保CRTSⅢ型轨道板平整度符合标准,针对平整度检测方法展开进一步对比,深入剖析不同检测方法的优缺点及应用效果。通过文献综述法,详细介绍快速检测平台检测法、激光PSD检测仪快速检测法以及六工位测量机快速测定法,并将上述检测法进行对比展开研究。经过研究后发现上述方法在检测效率和精度方面存在差异,CRTSⅢ型轨道板平整度检测方法各有优缺点,适用范围也不同,需根据实际情况选择合适检测方法。

寒区高铁隧道CRTS Ⅲ型先张板式无砟轨道施工技术

为保证寒区高铁隧道CRTS Ⅲ型先张板式无砟轨道施工过程的安全和质量,结合寒区高铁隧道施工现场实例,采用隧道内施工保温、科学的施工物流组织、先进的自动监测养护手段等,对试验段结果进行综合分析研究,并对相关技术要点进行阐述。研究结果表明,通过科学合理的组织及先进的技术方法可达到很好的施工效果,还有效降低了经济成本、安全风险。

严寒地区CRTSⅡ型无砟轨道板温度特性研究

研究目的:应用数值模拟分析方法,针对在严寒地区,夏、冬两季典型天气条件下,由于气温、太阳辐射、空气对流等显著变化引起的高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道板的瞬态温度场、温度应力及由其导致的板端翘曲、结构层间离缝、道床开裂等温度作用病害,对其形成机理进行研究。研究结论:(1)在夏季典型高温天气条件下,午后14时轨道板的表面温度最高可达42℃,温度梯度可达65℃/m,温度压应力可达10 MPa;(2)在冬季典型寒冷天气条件下,凌晨6时轨道板表面温度最低可达-39℃,温度梯度可达40℃/m,与夏季温度梯度方向相反,温度拉应力达到10 MPa;(3)本研究阐明了严寒地区冬、夏两季极端天气条件下CRTSⅡ型轨道板的温度特性作用机理,可为此种轨道板在严寒地区高速铁路中的应用提供参考。

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道路桥过渡段振动特性测试分析

结合京沪高铁先导段综合试验,针对端刺结构两端与相邻路桥结构连接的关键部位,开展了CRTSⅡ型板式无砟轨道路桥过渡段振动特性测试,分析了振动响应沿线路纵垂向的空间变化特征及与行车速度的关系。试验表明:①沿线路纵向的振动响应最大值出现在过渡板端与路基支承层交接处,并呈现出前者支承刚度小于后者的现象,反映出端刺结构的过渡板设置未能较好地实现刚度由高至低的逐渐过渡;②垂向多层的线路结构振动响应沿深度呈递减趋势,结构各层位水平向不连续引起的振动响应表现出与轮轨作用处距离成反比的关系,轨道板端经纵联后的振动特性有显著改善;③随车速的提高,振动位移表现出线性增加、振动速度与振动加速度呈现出非线性加速增大的规律。

荷载形式对CRTSⅡ型CA砂浆疲劳剩余强度的影响

CA砂浆在高速铁路板式无碴轨道中起到减缓震动的作用,是板式无碴轨道的关键组成部分。通过CRTSⅡ型CA砂浆在不同加载荷载形式下的疲劳试验,研究荷载作用次数、荷载幅值、稳态荷载值及荷载频率对CA砂浆短期疲劳性能的影响。结果表明:重复荷载作用次数越多,CRTSⅡ型CA砂浆的剩余强度越低。荷载幅值、稳态荷载值、荷载频率均会对CRTSⅡ型CA砂浆的疲劳剩余强度产生影响。在一定的荷载作用次数下,CRTSⅡ型CA砂浆的疲劳剩余强度随着荷载幅值、稳态荷载值、荷载频率的增大而降低。

减水剂对CRTSⅡ型CA砂浆强度影响规律研究

高速铁路板式无碴轨道中CA砂浆主要由水泥、沥青乳液和多种外加剂组成,其中减水剂是最重要组分之一.为了探讨不同种类和掺量的减水剂对CRTSⅡ型CA砂浆强度和微观结构的影响,采用聚羧酸系、木质系磺酸钠和萘系3种减水剂,研究了其品种和掺量的变化对CA砂浆抗压强度的影响,并通过SEM观察了其微观型貌特征.结果表明,聚羧酸减水剂对CA砂浆抗压强度降低作用的影响最小;相同品种的减水剂掺量越大,CA砂浆抗压强度降低越明显,流动性越高.SEM微观分析表明,强度性能变化的原因是由于减水剂造成了CA砂浆的孔洞数量、孔径、孔洞连通情况不同.

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道CA砂浆抗冻性研究

研究了高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆在绝湿条件下养护28 d后的含水情况、水饱和度及其在绝湿和表面浸水条件下的抗冻性能.结果表明:绝湿条件下养护28 d的CA砂浆水饱和度约为86.1%(质量分数,下同);在表面浸水条件下进行冻融循环时,CA砂浆可能发生表面剥落破坏,其单位面积剥落量随冻融循环次数增加而持续增大,但冻融循环次数达188次时,其单位面积剥落量仍远低于规范要求;在绝湿状态下进行冻融循环时CA砂浆表面不会发生剥落破坏.由于CA砂浆中的沥青为憎水性材料,干燥CA砂浆再次吸水的速度很慢,浸水19 d后,其水饱和度仅为50.5%.实际工程并非绝湿状态,其水饱和度远低于临界水饱和度,因水结冰而导致CA砂浆发生冻融循环破环的可能性很小.

CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆收缩性能的主要影响因素研究

以2～56 d的收缩率为考察指标,研究了水胶比(W/B)、沥青与胶材之比(A/B)和单方无机胶材用量对CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆硬化体收缩性能的影响。结果表明:CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆硬化体的收缩率随着W/B及单方无机胶材用量的增加而增大,随着A/B的增加而减小;为控制CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆硬化体收缩率,W/B不宜超过0.51,A/B不宜低于0.29,无机胶凝材料用量不宜超过540 kg/m3。

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。

极端温度作用下桥上CRTSⅡ型无砟轨道受力特性

为研究极端温度作用下高速铁路简支梁桥与CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道相互作用,以5~32m简支梁为例,建立考虑钢轨、扣件、轨道板、砂浆层、底座板、滑动层、摩擦板、端刺,以及梁体、墩台等构件的桥上CRTSⅡ型无砟轨道系统精细化仿真模型,研究高温和严寒等极端温度条件下系统的受力与变形特征,探讨不同轨道伸缩刚度、滑动层摩擦因数和砂浆黏结力对系统受力与变形的影响。研究结果表明:在高温条件下,轨道板代替钢轨承受了更多伸缩力,轨道板轴向力最大值出现在主端刺处,易导致上拱破坏;正温度梯度作用下,轨道板上、下表面最大纵向应力差达10.1MPa,将引起翘曲变形导致端部砂浆层脱黏;在极寒条件下,轨道板最大纵向拉力出现在右端刺处,最大值达3.9 MPa,轨道板易发生断裂;底座板初始裂缝对轨道板及底座板的受力分布与变形产生不利影响;滑动层可有效减小梁轨之间的相互作用,适当增大砂浆黏结力有利于减小轨道板-底座板离缝和砂浆脱黏等病害的发生几率。

高速铁路CRTS Ⅲ型轨道结构RAMS研究

采用RAMS研究方法,构建了CRTSⅢ型轨道结构RAMS参数体系。分别建立了轨道结构设计状态、混凝土碳化、冻融、氯离子侵蚀环境条件下的功能函数,对轨道结构进行可靠度分析。进行了CRTSⅢ型轨道结构故障模式和影响分析,针对可能出现的故障,分析了常用诊断和检测方法、维修手段。在可靠性及维修性研究基础上,对轨道结构进行了可用性分析,并基于风险理论对轨道结构进行了安全性分析。分析结果表明:各种设计荷载组合下轨道板不会失效;在混凝土碳化、冻融和氯离子侵蚀环境条件下轨道板失效概率较小;CRTSⅢ型轨道结构维修量少,可维修性强,日常检查及维修可在天窗时间内完成;CRTSⅢ型轨道结构可用性高,除地质灾害等特殊原因外不会影响列车正常通行;轨道结构各种风险可控。

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。

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。

横向地震作用下高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道-桥梁系统震致轨道不平顺研究

为探究高速铁路轨道−桥梁系统震后轨道不平顺的产生机理,以桥面铺设CRTSⅢ型无砟轨道结构的高速铁路轨道−桥梁系统为对象,考虑钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层土工布、弹性橡胶垫、底座板等轨道结构部件,建立非线性动力仿真模型,分析轨道−桥梁系统在不同地震动强度下各关键构件的损伤规律及震致轨道残余位移分布规律,建立映射轨道不平顺计算模型,并将其与震致轨道不平顺有限元计算结果进行对比。研究结果表明:地震将引起显著的轨道不平顺,恶化钢轨的平顺程度,在设计地震和罕遇地震作用下,钢轨在梁缝处有明显折角,行车安全设计时应重点关注梁缝处的钢轨变形。钢轨的应力峰值出现在梁缝处,其应力大于钢轨的容许屈服应力。单元板式轨道结构的扣件极易在梁缝位置损坏,远离梁缝的扣件均处于健康状态。自密实混凝土与底座板不会相对滑动,二者的层间残余位移极小。在设计地震和罕遇地震下,固定支座以及滑动支座均产生显著的残余位移,而桥墩残余位移较小。隔离层以及桥墩的残余位移对于震致轨面几何形态变位的贡献可以忽略不计,震致轨道不平顺主要由扣件以及支座的残余变形引起。

施工过程中温度变化对CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板的影响分析

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道施工期间连续底座板张拉过程中底座板存在变化的温度,基于有限元方法及钢筋混凝土粘结滑移理论,建立底座板混凝土-钢筋-桥梁纵向相互作用计算模型,计算分析当施工温度为5℃时,底座板钢筋和混凝土应力随温度变化和张拉过程中的变化规律。结果表明:底座板混凝土和钢筋拉力与混凝土段的长度有着直接联系,随着混凝土段长度增加,底座板混凝土和钢筋所受拉力相应变大;张拉过程中,底座板混凝土可能会在第二次张拉时开裂,而张拉连接器钢筋和齿槽后浇带钢筋未达到屈服。

CRTSⅢ型轨道板快速封锚砂浆施工技术

封锚砂浆质量是决定无砟轨道板质量的关键环节之一。快速封锚砂浆是一种新型封锚材料,可应用于CRTSⅢ型先张法轨道板的封锚施工,其施工过程广泛采用新工艺、新设备。本文从快速封锚砂浆的技术指标、施工工艺流程、质量检验和病害处理4方面对其施工技术进行了详细探讨。快速封锚砂浆被应用于郑徐高铁全线,取得了良好效果。