大温差地区CRTSⅠ型板式无砟轨道层间动态受力特征

大温差地区单元式轨道板受日照影响会产生较大温度梯度,导致轨道板翘曲变形,诱发轨面不平顺,增加高速列车轮轨冲击响应,加速轨道结构损伤。针对这一问题,采用有限元方法,首先建立考虑层间关系的无砟轨道静力分析模型,对大温度梯度下轨道板翘曲变形及轨面周期性不平顺进行分析;然后,建立车辆-轨道系统动力学模型,模拟分析温度梯度作用下无砟轨道层间动态受力特征,研究高速行车条件下无砟轨道真实服役状态。结果表明:温度梯度作用下,轨道板呈椭球形变形趋势,正温度梯度时轨道板中部向上鼓起、4角支承,负温度梯度时轨道板4角翘起、板中支承;温度梯度会导致轨道板与CA砂浆间产生不同程度离缝,板下接触面积减小,高速行车时层间接触面积逐渐增加,但离缝不会完全闭合;负温度梯度对轨道结构振动和砂浆层受力影响较小,正温度梯度影响较大,温度梯度为90℃·m^(-1)时,轨道板振动加速度增大10倍左右,轨道板与CA砂浆层间压力最大值增加6.6倍,板角处CA砂浆应力较无温度梯度下钢轨正下方CA砂浆应力增加5.4倍,正温度梯度下轨道板侧边及4角位置处CA砂浆受力加剧效应显著,是导致该区域CA砂浆出现结构性破坏的主要原因。

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。

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道温度场及变形研究

通过对哈大线TJ-Ⅱ标和TJ-Ⅲ标路基段及桥梁段CRTSⅠ型板式无砟轨道温度梯度及变形的观测,获得严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道温度场。通过对该区段轨道板翘曲变形的调研发现砂浆充填层灌注质量的关键在于时机选择,圆曲线地段曲线外侧灌注质量尤为重要。采用有限元方法建立CRTSⅠ型板式无砟轨道模型,通过改变板厚及温差条件,对比分析了轨道板的翘曲规律。分析结果表明:随着温差的增大,翘曲值呈线性增大;相同温差作用下,轨道板厚度越大,翘曲值的增长速率越大。

CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端凸形挡台纵向力分析

针对近几年大跨桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端半圆凸形挡台的剪切破坏现象,参考国内某连续刚构桥实际参数,根据桥梁梁端半圆形凸形挡台的配筋计算出凸形挡台的设计承载力,基于有限元方法,建立线-板-桥-墩一体化计算模型,计算分析在不同扣件阻力,桥梁温度跨度和桥墩线刚度等因素下的梁端半圆形凸形挡台受力。结果表明:扣件纵向阻力是梁端凸台剪切破坏的主要影响因素,随着扣件纵向阻力的增大,梁端半圆形凸形挡台所受纵向力也随之增大,当扣件纵向阻力达到17.0k N/m/轨时,凸形挡台所受纵向力将会超过凸形挡台的抗剪承载力,即发生破坏;桥梁温度跨度、桥墩线刚度、有无起制动力对梁端半圆形凸台所受纵向力影响很小。

CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术

根据CRTSⅠ型板式无砟轨道结构为单元板的特点,提出CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术。通过抬升轨道板并增加填充层厚度的方式,在不破坏轨道结构的条件下对CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降实现天窗内快速维修。通过采用乙烯基树脂和发泡橡胶材料克服了抬板后快速充填和密封两大技术难点,并制定了完善的施工工艺。本文所介绍的维修技术2013年在某线路沉降区得到实际应用,轨道结构抬升精确,效果良好。

客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道疲劳寿命预测

针对客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的疲劳寿命问题,采用有限元软件,通过应力等效原理及列车运行速度确定了室内混凝土疲劳试验的加载值和加载频率;在各组合工况下对混凝土试件进行重复加载,分析了抗折强度和动弹性模量的关系,确定采用动弹性模量衰减幅值来评价混凝土疲劳寿命;将试验结果拟合为混凝土损伤曲线,并基于Palmgren-Miner疲劳累积伤损准则得到不同荷载作用下轨道板疲劳寿命预测值。结果表明:混凝土动弹性模量和抗折强度之间存在良好的相关性;荷载频率越低或应力水平越高,混凝土损伤发展速度越快;忽略其他荷载耦合作用时,客车荷载作用下轨道板的疲劳寿命约为货车荷载作用下的2倍,而客、货车荷载交替作用下无砟轨道的疲劳寿命则介于上述2种荷载作用之间。

CRTSⅠ型板式无砟轨道抬板维修力学行为分析

路基下沉地段采用抬板注浆工艺抢修后,CRTSⅠ型板式无砟轨道的凸台受力将发生变化,因此建立有限元模型对凸台加高后CRTSⅠ型板式无砟轨道的主要部件受力情况进行了对比分析。结果表明：轨道板抬高高度在10 cm以下时,可不对凸台和树脂进行加高处理;轨道板抬高10~15 cm时,需加高凸台和树脂5~10 cm;凸台及树脂加高高度不能超过10 cm。

基于动刚度的CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层病害评估方法

以CRTSⅠ型板式无砟轨道结构CA砂浆层为研究对象,采用冲击荷载作用下轨道板的动刚度变化指数作为评估指标,进行CA砂浆层粉化和局部脱空病害评估研究。提出CA砂浆层病害分步评估方法,首先利用轨道板上少量测点初步定位病害,然后通过在初步定位病害区域密布测点对病害进行精细化评估。运用数值模拟方法分析CA砂浆层病害位置和程度对动刚度变化指数的影响规律,确定对应关系,据此提出用于CA砂浆层病害状态评估的建议准则,即将CA砂浆层病害状态分为AA,A1,B和C共4级,对应的动刚度变化指数分别为≥0.5,[0.2,0.5),[0.1,0.2)和<0.1。对1个实际轨道结构进行现场试验,并应用所提方法和准则对CA砂浆层的病害进行评估,评估结果和实际病害状况一致,证明所提方法的可靠性。

哈大客专CRTSⅠ型板式无砟轨道板模具工装振动时效工艺

着重介绍了利用振动时效工艺技术对哈大客专CRTSⅠ型板式无砟轨道板模具工装进行处理,消除和均化其内部焊接残余应力,使得工装在后期机械加工乃至使用过程中防止变形和开裂,保证工装尺寸精度的稳定性技术。

CRTSⅠ型板式无砟轨道先导段施工控制要点分析

针对CRTSⅠ型板式无砟轨道先导段施工,系统总结底座与凸台施工、轨道板铺设、砂浆灌注和凸台树脂施工4个方面的控制要点。结果表明,通过换手复测、控制放样精度、模板定位准确牢固且拼装不漏浆等关键环节,可提高底座凸台混凝土施工精度;通过橡胶垫片/圈保护、方木条引导、精调爪同步受力等措施,可提高轨道板铺设时成品质量;用百分表监控轨道板上浮量确定CA砂浆灌注终点、在进浆口处增加压板装置等措施,可有效减少CA砂浆施工对精调轨道板状态的扰动影响;通过调节外加用水量,控制CA砂浆流动度在上限附近,可减少轨道板四角离缝和曲线段高侧离缝。

CRTSⅠ型板式无砟轨道砂浆层缝隙灌浆材料的研制

根据我国高铁维修天窗要求,结合CRTSⅠ型板式无砟轨道砂浆层力学性能特点,以环氧树脂改性甲基丙烯酸甲酯为原料,开展砂浆层缝隙修复灌浆材料研究。采用甲基丙烯酸丁酯稀释,利用填料克服甲基丙烯酸酯类材料的体积收缩问题,制备能够满足CRTSⅠ型板式无砟轨道砂浆层缝隙修复的灌浆材料。结果表明:在5~35℃温度范围内,灌浆材料的黏度、粘接强度、抗压强度和弹性模量等力学数据稳定,黏度小于100mPa·s,粘接强度大于3.0MPa,弹性模量在100~300MPa之间。灌浆材料现场应用发现砂浆层病害问题得到解决,轨道结构数据明显改善。

扣件刚度对土质路基CRTSⅠ型板式无砟轨道结构动力响应研究

对于土质路基上无砟轨道的研究我国尚处于理论研究与分析试验阶段,而CRTS1型无砟轨道在土质路基上的应用相对板式轨道又显滞后,因此对土质路基上CRTS1型无砟轨道的受力分析与参数研究具有很重要的现实意义。本文基于通用有限元软件ANSYS,建立CRTS1型板式无砟轨道结构计算模型,计算轨道扣件刚度取值不同时,轨道结构各参数的动力响应。以此来确定高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道结构扣件刚度的取值。结果表明:随着扣件刚度的增大,钢轨的垂向位移逐渐减小,道床板和支承层垂向位移变化不大,道床板纵横向弯矩均增大。扣件刚度从60k N/mm逐渐递增时,轨道结构的位移与加速度变化均趋于平缓;扣件的弹性模量取值建议在60k N/mm左右选取。这对高速铁路轨道结构优化设计提供了计算依据。

沪宁城际铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的铺设

以沪宁城际铁路某标段CRTSⅠ型板式无砟轨道的铺设为工程背景,介绍CRTSⅠ型板式无砟轨道铺设工作中CPIII控制网测设、钢筋混凝土底座与凸型挡台的施工、轨道板铺装和凸台树脂灌注袋铺设等主要工序的施工工艺。

CRTSⅠ型板式无砟轨道凸形挡台树脂离缝成因分析

针对目前在桥梁地段CRTSⅠ型板式无砟轨道凸台周围树脂离缝,建立CRTSⅠ型板式轨道力学模型,采用可压缩超弹单元模拟树脂层,分析不同扣件阻力、轨道板与CA砂浆间的摩擦阻力条件下的填充树脂层受力。结果表明:在纵向荷载作用下,一旦树脂层发生塑性变形,随着荷载消失和温度下降,树脂层将无法完全回弹,因而产生离缝,并在梁端转角和列车振动荷载作用下进一步发展;在扣件纵向阻力较大时,树脂层会从轨道板下表面与树脂层相接触的位置剪切破坏;轨道板与CA砂浆层之间的摩擦阻力对树脂层的压缩位移和剪切应力的影响不大。

CRTSⅠ型板式轨道水泥沥青砂浆试验研究

水泥沥青砂浆固化以后能够提供一定的强度和弹性,在无砟轨道结构中具有重要的作用,拟通过水泥沥青砂浆组成材料对其性能的影响研究,全面提升CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆的性能。以CRTSⅠ型板式无砟轨道用水泥沥青砂浆为试验研究对象,系统进行了水泥、细骨料、乳液、铝粉等原材料与其性能的相互关系试验研究。CRTSⅠ型板式无砟轨道用砂浆配制时宜选用早期强度较高的硫铝酸盐水泥,且砂浆强度随胶砂比增加而增加了;乳化沥青的性能品质对砂浆具有重要影响;铝粉可以调节膨胀率和弹性模量的大小。

客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道施工工艺研究

结合武广客运专线武汉综合试验段CRTSⅠ型板式无砟轨道施工工艺试验研究,系统总结了CRTSⅠ型板式无砟轨道施工工艺,主要包括施工前准备、混凝土底座及凸形挡台施工、基准器测设安装、轨道板的运输、装卸及临时存放、轨道板初铺定位、轨道板精调、乳化沥青砂浆的制备和灌注、凸形挡台树脂灌注等施工中的设备、施工方法和验收标准。施工实践证明,高质量地完成CA砂浆调整层的施工才能保证轨道的整体性、稳定性和耐久性。

350km/h客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道施工关键技术

研究目的:武广客运专线武汉综合试验段CRTⅠS型板式无砟轨道,是我国首次整区段铺设的速度350 km/h的板式无砟轨道结构形式。通过对施工测量、轨道板精调、砂浆制备与灌注等关键技术的研究,总结出一套有效适合国情的Ⅰ型板式无砟轨道施工工艺和与之相配套的施工设备,为今后类似工程施工提供借鉴。研究结论:通过试验段的初步动车试验,速度达到351 km/h,试验验证CRTSⅠ型板式无砟轨道施工技术是成功的。采用三角规和小型龙门架对轨道板进行精调速度快、精度高,调整后的轨道板板顶面高程偏差小于1 mm,轨道板中心线与凸形挡台中心线偏差小于1 mm,轨道板与挡台的间隙差小于5 mm,两轨道板的高低和方向平顺性均小于2 mm,该项技术可在CRTSⅠ型板式无砟轨道施工中推广应用。

CRTSⅠ型板CA砂浆填充层质量风险管理技术研究

CRTSⅠ型板式无砟轨道结构中，轨道板与底座之间设置的40～60mmCA砂浆填充层是其重要结构单元之一，发挥着支撑、调平、吸振和隔振作用，是高速铁路关键功能材料和复杂工艺之一，施工质量的好坏直接影响无砟轨道的耐久性和列车运行的平稳性及安全性。针对CA砂浆工艺性试验的要求以及宁安铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的特点，对CA砂浆工艺性试验和填充层灌筑等关键技术进行研究，利用质量风险管理，取得了CA砂浆拌制、灌筑等过程中一系列重要参数和施工技术，通过揭板对CA砂浆质量及外观检查，各项指标均符合要求，有效控制了CA砂棠灌筑盾号．时今后高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道施工具有借鉴意义．

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工技术

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道结构所使用的水泥乳化沥青砂浆增加了聚丙烯纤维和聚合物乳液,组成材料复杂,其对环境温度敏感性强、操作工艺复杂、质量要求高、施工难度大。针对严寒地区的特殊情况,在线外工艺性试验中总结出了施工工艺、方法,经上道施工得到了较好的验证,并进一步探索、优化施工工艺及方法,确保了施工质量,为今后同类工程施工提供可靠的参考资料。

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道底座板混凝土粉化的影响

哈大高速铁路部分线路上出现了无砟轨道现浇底座板混凝土粉化、强度等级降低的问题。本文建立底座板混凝土粉化分析模型,对无砟轨道整体受力及底座自身受力进行分析。结果表明:底座板混凝土强度等级降低对桥梁段及路基段轨道板受力与变形的影响较小,基本在5%以内;但对底座板自身受力影响较大,在降温荷载以及列车荷载作用下,桥梁段底座板裂纹宽度尚在限值以内,路基段底座板混凝土强度等级低于C20时,底座板裂纹宽度超限。建议对底座板粉化严重区域及时采取加强措施遏止底座板继续劣化。