路基冻胀-融化-沉降组合作用下CRTSⅢ型板式无砟轨道的变形损伤

对于我国季节性冻土区高速铁路路基病害,只考虑单一冻胀作用对无砟轨道结构的影响存在一定缺陷。针对这一问题,本文建立CRTSⅢ型板式无砟轨道精细化分析模型,研究了路基冻胀-融化-沉降组合作用下无砟轨道结构的损伤机理和变形规律。结果表明:相较于单一冻胀作用,路基冻胀-融化-沉降组合作用能更加准确反映路基从冻胀到融化过程中轨道结构的变形和损伤;在冻胀-融化-沉降过程中,钢轨、轨道板、底座板三者垂向位移幅值均呈现先增大再减小而后反向增大的趋势;在路基融化回落至4 mm时,底座板和自密实混凝土以及下部路基表层的层间离缝位置均呈现从冻胀波峰两端到冻胀波峰中部的迁移;轨道板损伤只发生在路基冻胀阶段,底座板损伤发生在路基冻胀和融化阶段。

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。

CRTSⅡ型轨道板-CA砂浆界面离缝高度可靠度分析

轨道板与CA砂浆层间离缝损伤是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要损伤形式之一。通过分析轨道板与CA砂浆离缝产生机理,提出温度作用下轨道板与CA砂浆层间离缝高度功能函数;基于轨道板与CA砂浆层间内聚力模型,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道多层结构体系层间离缝高度计算有限元模型;将一维减维点估计与有限元方法结合求解功能函数的前四阶矩,并基于高阶矩法计算可靠度指标;在不同离缝损伤形式下,分析温度梯度对离缝高度可靠度指标的影响规律。研究结果表明:整体升温时,轨道板中心离缝高度可靠度指标随正温度梯度增加而减小;整体降温时,轨道板板角离缝高度可靠度指标随负温度梯度增加而减小;在极端温度条件下轨道板与CA砂浆层离缝高度超限的概率较大,建议加强CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的养护维修。

考虑板间接缝伤损的CRTSⅡ型轨道板上拱稳定性公式

考虑板间接缝伤损状态下的轨道板上拱稳定性,是CRTSⅡ型轨道板上拱研究中的重要内容。基于结构稳定性评判标准中的能量原理,采用等波长模型推导考虑板间接缝伤损时的CRTSⅡ型轨道板上拱稳定性临界力计算公式;建立可反映伤损接缝对CRTSⅡ型轨道板上拱实际影响效果的二维数值计算模型;将所推导的临界力计算公式的计算结果与数值模型的计算结果进行对比分析,确定临界力计算公式的适用性。结果表明:推导临界力公式时所采用的轨道板上拱变形曲线无法始终与不同程度的伤损接缝造成的板体上拱变形曲线一致,因此,当接缝的伤损程度较小时,计算结果准确,当接缝的伤损程度较大时,计算结果明显偏大;建议当接缝处的伤损高度不大于2 cm时,可采用本文推导的公式计算轨道板上拱临界力,当接缝处的伤损高度大于2 cm时,宜采用数值模型计算轨道板上拱临界力。

基于矩法的CRTS Ⅱ型轨道板碳化可靠性研究

为了提出更优的CRTSⅡ型轨道板碳化可靠度分析方法,首先分析了轨道板碳化作用的发生机制,探究了碳化深度模型,然后结合现有研究建立了CRTSⅡ型轨道板碳化的功能函数,最后应用高阶矩法求解了轨道板碳化的功能函数随时间变化的可靠度指标,得到了轨道板碳化功能函数的概率密度函数。计算结果表明:本文采用的矩法所得结果与蒙特卡洛法相近,但采用矩法仅需计算35次,具有高效、准确的特点;CRTSⅡ型轨道板最初服役的碳化可靠度指标满足要求,轨道板处于安全状态,随着服役时间增加,可靠度指标呈下降趋势,直至服役第15 a以后,CRTSⅡ型轨道板碳化可靠度指标已经低于规范要求,服役后期轨道板极易发生碳化失效,将会影响轨道板耐久性,可能影响行车安全。

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注过程应力和变形量分析及质量控制

在高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道施工中,自密实混凝土灌注易产生水击效应,导致轨道板上浮,进而对轨道标高控制产生影响。随灌注施工所用时间的减少,轨道板上浮量迅速增加,当灌注时间为2.5min时,上浮量达2.7mm,给后续扣件安装、调板等带来较大困难。本文通过ANSYS有限元分析,研究不同扩展度自密实混凝土在不同灌注速度下轨道板、底座板和扣压装置的受力状况及轨道板上浮量,以期为最佳灌注速度及灌注时间提供理论依据。

基于改进Faster R-CNN的CRTSⅡ型轨道板裂缝检测方法

高速铁路无砟轨道伤损检测维修的准确率和时效性关乎高速铁路的运营安全,采用机器视觉技术进行高速铁路无砟轨道板裂缝伤损检测可极大提升检测工作的准确率和效率,为此根据CRTSⅡ型轨道板裂缝伤损样本数据特点,提出一种基于改进Faster R-CNN的方法对轨道板裂缝进行检测。该改进方法将检测问题转化为定位问题,精简网络模型,其主干网络选用残差网络,避免网络深度过深而导致学习速度下降;引入引导锚框,以减少冗余锚框,提高检测针对性;采用Soft-NMS算法,改善轨道板裂缝检测的重叠状况,提高裂缝检测效果。为评估该改进方法的可靠性,建立CRTSⅡ型轨道板裂缝检测评价标准,并依据该评价标准将改进方法与R-FCN,YOLO-v5,Faster R-CNN及YOLOx网络算法进行对比测试。结果表明:提出的改进方法综合表现优于其他算法,具有更高的准确率以及最小的漏检率,最佳模型查准率为95.9%,查全率为89.6%,相较于其他几种经典算法分别提高了约2%~4%和2%~6%,能够较好地应用于CRTSⅡ型轨道板裂缝检测场景。

基于点激光的CRTSⅢ型无砟轨道板轮廓尺寸快速检测方法

CRTSⅢ型无砟轨道板是现代高速铁路运行的基石。但由于轨道板的尺寸较大,且其承轨台的轮廓复杂,对表面精度的要求较高,传统的抽样检测方法无法实现每块轨道板的生产溯源。为此,提出了一种基于点激光测量技术的立式CRTSⅢ型无砟轨道板轮廓尺寸的快速检测方法。首先,采用点激光传感器配合磁栅尺同步采集轨道板及其承轨台轮廓的关键数据。然后,设计了基于差值处理的点激光数据预处理方法,并采用最小二乘法拟合计算关键轮廓尺寸,以实现在轨道板生产线要求的生产节拍内完成轮廓尺寸的自动检测。分别采用所提出的检测方法和三坐标检测法对同一轨道板的9个承轨台进行检测并对比两者的精度,结果显示2种检测方法的测量结果相差较小;利用所提出的检测方法对承轨台的小钳口距进行5次重复测量,结果显示最大极差为0.010 mm。研究结果验证了基于点激光的检测方法具有较高的精度和良好的一致性,能够大幅提高轨道板的检测速度,具有很高的应用价值。

桥上CRTSⅡ型底座板疲劳时变可靠性研究

主要研究桥上CRTSⅡ型底座板在列车荷载、温度荷载、桥梁变形共同作用下的疲劳时变可靠性。为探讨列车荷载、温度梯度、桥梁变形的作用效应,依据CRTSⅡ型底座板混凝土、钢筋的疲劳性能,建立列车荷载、温度荷载、桥梁变形共同作用下的CRTSⅡ型底座板混凝土弯压和钢筋弯拉时的疲劳时变极限状态函数,分析混凝土疲劳强度、温度梯度、混凝土疲劳弹性模量、桥梁变形曲率、模型不确定系数、列车荷载产生弯矩的统计特征,采用PHI2方法开展底座板疲劳时变可靠性分析,并与传统时点可靠度方法的分析结果做对比,探讨底座板疲劳时变可靠指标对列车荷载、温度梯度、桥梁变形曲率的敏感性。研究结果表明:在底座板服役期内,底座板轨下截面处的混凝土弯压和钢筋弯拉的疲劳时变可靠指标均满足规范要求;传统时点可靠度方法求得的可靠指标偏大,给CRTSⅡ型轨道结构营运带来安全隐患;桥梁变形曲率的变化对疲劳可靠指标的影响最大,列车荷载的影响相对较小,温度梯度对可靠指标几乎无影响;荷载参数的均值大于变异系数对可靠指标的影响。研究成果可辅助确定CRTSⅡ型底座板养护维修的时间和方式,为高速铁路结构的运维提供理论参考。

曲线地段CRTSⅢ型先张法轨道板模具调整方案

近年来,具有我国自主知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道在高速铁路中得到了快速的发展。CRTSⅢ型板式无砟轨道在固定台座上采用反向模筑法生产,通过高精度、高刚度的定型钢模,保证轨道板制造精度。曲线轨道板在预制过程中需要通过调整承轨台的空间几何位置,确保曲线轨道板的外形几何尺寸,从而实现无砟轨道铺设后曲线段轨道的高精度、高平顺性。文章以京沈客专巨各庄制板场模具调整方法为例,对模具调整方案阐述,为同类工程提供可借鉴经验。

CRTSⅢ型先张法预应力混凝土轨道板平整度控制措施试验研究

针对个别线路CRTSⅢ型先张法预应力混凝土轨道板预制阶段平整度超标问题,以不采取辅助措施工况为基准,对预应力筋中心向轨道板顶面偏移2 mm、轨道板混凝土养护早期两次洒水、模具设置0.5 mm朝向轨道板底面的反向预拱度、模具设置0.5 mm反向预拱度+轨道板混凝土养护早期两次洒水四种平整度控制措施进行试验研究。结果表明:就单一措施而言,模具设置反向预拱度对轨道板平整度控制效果较好,其次是对轨道板混凝土洒水养护,预应力筋中心偏移对轨道板平整度控制效果较差。为保证轨道板长期平整度,轨道板预制过程中宜采取模具设置反向预拱度+轨道板混凝土养护早期洒水的综合措施。

高速铁路CRTSⅢ型轨道板平面度控制主要措施分析

当前,中国高铁事业发展迅速,CRTSⅢ型轨道逐渐成为350 km/h高铁线路主导板型,因为承轨台高度不足、对底板刚度等方面影响,导致轨道的平面出现翘曲问题,还有可能是养护工作不到位,导致混凝土材料收缩,产生裂纹,对于轨道板平面耐久性产生严重影响。对此类型轨道板的平面度监测过程进行了分析,提出了平面度的控制方法。

CRTSⅢ型无砟轨道板智能粗铺及精调技术研究

为提高CRTSⅢ型无砟轨道板粗铺及精调工序自动化及智能化水平,研发了轨道板吊装及粗铺定位装置、轨道板智能精调装置及控制系统,可实现CRTSⅢ型无砟轨道板从粗铺至精调的自动智能一体化施工。阐述了轨道板智能粗铺及精调技术的原理与方法,介绍了智能精调控制系统软件应用场景,结合工程应用经验,验证了智能粗铺与精调技术的稳定性及实用性,具有一定的借鉴意义。

浅述CRTSⅠ板式无砟轨道静态精调施工工艺

本文以沈大高速线CRTSⅠ型板式无砟轨道为例,着重介绍了轨道静态调整的施工工艺,紧扣高铁客专线系列无砟轨道精调的各项作业步骤,对精调中高低、轨向、水平、轨距、变化率等关键几何尺寸进行把控,提出一些现场精调中更能有效降低轨道质量指数(TQI值),消除线路晃车及轨道动态不平顺I、II、III、IV级超限,保证旅客乘车舒适度,及高铁运行安全。

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。

蒸养参数对CRTSⅢ轨道板混凝土力学性能的影响

以CRTSⅢ轨道板混凝土不同龄期的抗压强度为评价指标,研究了混凝土在蒸养制度下静停时间、升温速率、恒温时间及温度、降温速率对混凝土强度的影响。研究结果表明:延长静停时间有利于混凝土强度的发展,而过高的升降温速率、恒温温度和较长的恒温时间均会对混凝土后期强度产生不利影响,电镜图像表明蒸汽养护会劣化混凝土内部结构,对混凝土的后期性能产生不利影响;最终确定CRTSⅢ轨道板混凝土最佳蒸养参数为静停时间为2~3h,升温速率不宜大于15℃/h,恒温温度不宜超过45℃,恒温时间为7~10h,降温速率不宜大于10℃/h。

CRTSIII型板式无砟轨道施工技术分析

随着中国高速铁路建设的快速发展,自主知识产权的平板脉搏轨道的开发和开发已成为当务之急,反映了中国高速铁路的技术水平,展示了国家实力。2009年,原国家铁道部成都至建安市城际客运专线,进行了具有完整知识产权的平板轨迹组合设计的技术试验和创新工作,并取得了成功,2010年12月正式确定为CRTSIII型轨迹板。,轨道板型号分为P5600型、P4925型、P4856型及异型板。其试验成果以广泛用于我国主要的高速铁路干线,如郑徐高铁、济青高铁、鲁南高铁等。本文以鲁南高铁LQTJ-2标、济莱高铁2标CRTSⅢ型板式无砟轨道施工项目为研究对象,简要总结了在CRTSⅢ型板式无砟轨道施工工艺。

抑制CRTSⅡ型轨道板与水泥沥青砂浆离缝的技术措施研究

采用空间梁单元模拟钢轨,实体单元模拟轨道板,水泥沥青砂浆和支承层(底座);钢轨与轨道板,支承层(底座)与基础之间的竖向连接以弹簧单元模拟,建立在温度梯度荷载作用下,CRTSⅡ型板式无砟轨道结构力学特性分析模型,基于MATLAB编制相应的计算程序。以桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道为例,考虑3种约束工况(轨道板纵接之前;轨道板纵连之后、铺轨之前;轨道板铺轨之后),分析轨道板的不同负温度梯度,以及轨道板与砂浆层之间不同的黏结条件对轨道系统受力与变形的影响,并求出对应不同的黏结条件的离缝临界温度梯度。研究结果表明:砂浆的拉应力从板端迅速向板中衰减;轨道板纵连对轨道板的翘曲位移和砂浆的拉应力影响很大,钢轨和扣件的约束对此却影响却很小;板角处砂浆一旦出现离缝,则其离缝的深度很容易继续扩大。提出了抑制CRTSⅡ型轨道板与砂浆离缝的施工技术措施。