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。

高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道快速升降温模型试验研究

为深入系统研究高速铁路桥上CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道温度场分布规律,制作无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁1/4缩尺试验模型,通过开展快速升降温试验,分析CRTSⅡ型无砟轨道二维温度场分布规律,提出轨道系统横、竖向温度三维分布形式。研究结果表明:高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道竖向温度及温差分布呈三段式阶梯形;横向温度分布呈抛物线形;CA砂浆层是影响轨道系统横、竖向温度场分布的最主要因素;轨道系统竖向负温差主要产生于轨道板;轨道板与CA砂浆层间竖向温度梯度最为显著,最高达4.5℃/cm;横向最大负温差为-4.4℃,最大正温差为5.5℃,分别产生于底座板上部和中部;轨道系统横、竖向温度三维分布呈三段式阶梯形曲面。研究结果可为高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道温度效应设计和研究提供参考。

CRTSⅡ型无砟轨道板运输车设计

CRTSⅡ型无砟轨道板运输车的设计需要解决的关键问题是:同步升降、平稳跨轨、绿色生产。介绍CRTSⅡ型无砟轨道板运输车的结构设计、液压系统设计和电气控制系统设计。CRTSⅡ型无砟轨道板运输车是集机、电、液于一体的设备,采用直流蓄电池和变频技术,既能实现装卸作业又能完成运输任务,具有结构简单、工作可靠、绿色环保、效率高等优点。

CRTSⅡ型无砟轨道板打磨关键技术研究

CRTSⅡ型无砟轨道板打磨技术体系由打磨软件统领,包括生产管理、磨床控制、打磨操作、激光测量、雕刻5个子系统技术。通过对打磨技术体系的研究,尤其是对五轴机床联动技术、数控机床、磨刀技术、模腔循环技术等打磨技术体系关键技术的研究分析,提出了建立自主的无砟轨道技术体系是我国高速铁路建设的必经之路。通过石武客专、京沪高速铁路的使用和验证,表明自主系统比国外系统有更强的适应性,填补了国内空白。

CRTSⅡ型无砟轨道板精调系统设计与实现

在消化、吸收国内外无砟轨道板定位测量技术的基础上,研制了基于轨道基准网的CRTSⅡ型无砟轨道板精调系统,系统包含硬件装置、精调软件及技术流程。设计加工了以轨道板大钳口斜面为参考的精密标架,以轨道基准网为定位基准,采用测量机器人进行自动化观测数据采集。采用蓝牙、数传电台、有线多种通信方式相结合实现标架系统、测量机器人系统及测量控制终端之间的数据通讯。研制了一套适合CRTSⅡ型无砟轨道板精调软件,实现轨道板实时调整计算。文章介绍了CRTSⅡ型无砟轨道板精调系统的设计与实现过程,重点对系统的设计思想、总体结构、关键技术和主要特点进行阐述。

CRTSⅡ型无砟轨道板桥上铺设技术

CRTSⅡ型无砟轨道板桥上铺设技术主要包括轨道板的粗铺、精调、灌浆和张拉连接。分析CRTSⅡ型无砟轨道板粗铺、精调、灌浆、张拉连接施工工艺要求和技术特点，提出铺设质量控制要点，并结合京津城际铁路工程实践归纳总结施工注意事项。

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。

简支梁上CRTSⅡ型无砟轨道动力特性的试验研究

为研究纵连板式无砟轨道-桥梁整体的动力性能,对桥上CRTSⅡ型无砟轨道建立了多测点测量系统,详细观测了CRTSⅡ型轨道工作时各结构的响应特征,对各结构的横向加速度、竖向加速度、竖向位移以及梁体的自振频率、阻尼比、动力系数进行了统计分析.结果表明:CRTSⅡ型无砟轨道系统的竖向总减振率可达90%以上,行车振动传至桥面板时,最大竖向加速度幅值为3.93 m/s^2,最大竖向位移幅值为0.131 4 mm,满足相关规范要求;行车振动对邻线影响较小,且影响主要集中在简支梁固定支座端;车致振动响应基本与行车速度呈正相关;在特定速度附近,部分结构可能产生与轨道系统整体不同步的振动模式,存在离缝与损坏的隐患;在CRTSⅡ型无砟轨道系统下,简支梁一阶竖向自振频率约为7.27 Hz,略大于裸梁理论值.

CRTSⅡ型无砟轨道轨道板混凝土配合比设计

轨道板的制造是高铁CRTSⅡ型无砟轨道系统技术的关键。混凝土配合比的确定是轨道板制造的关键。轨道预制板与传统混凝土制品存在较大差异,且在国内无成熟经验借鉴。目前国内的轨道板场处于消化吸收国外博格板经验和自己摸索的阶段。铁一院石武客专中心试验室会同中铁十一局武汉板场试验室通过大量的试验研究和探索,确定了较成熟的CRTSⅡ型无砟轨道轨道板预制用混凝土配合比(C55),并在生产中应用结果良好。

CRTSⅡ型无砟轨道板施工技术

随着高速铁路的不断发展,无砟轨道为铁路的高速运行提供了保证,CRTSⅡ型无砟轨道板作为高速铁路的核心技术,具有施工工艺新、质量要求高、过程控制重要、验收复杂等特点。结合京沪高速铁路四标段现场施工的实践,介绍CRTSⅡ型无砟轨道板的施工技术与质量控制措施。

浅析CRTSⅡ型无砟轨道板内钢筋施工工艺

本论文以某一桥梁厂为例,对CRTSⅡ型无砟轨道板内钢筋预制、铺设、张拉等施工工艺进行了简单分析。

持续高温作用下CRTSⅡ型无砟轨道层间离缝分析

在夏季持续高温天气下,CRTSⅡ型板式无砟轨道由于温度梯度的持续作用,轨道板与砂浆层之间易产生层间离缝。基于现场气温与轨道板温度梯度实测数据,采用有限元建模计算分析持续正温度梯度作用下轨道板与砂浆层间离缝产生和发展的特征。研究结果表明:持续高温天气期间,轨道板温度整体高于气温,且温度力作用过程中正温度梯度虽未超过规范规定的轨道板设计正温度梯度90℃/m,但轨道板与砂浆层之间仍能产生层间离缝。通过比较,持续高温与温度梯度90℃/m作用下,两者层间损伤程度较为接近,且靠近板角位置层间离缝现象比其他位置更加严重。建议工务部门重视持续高温对无砟轨道工作性能的影响。

客运专线CRTSⅡ型无砟轨道板场土建结构设计

作为轨道板制造和存储平台的制板台座、存板台座的设计直接影响轨道板的质量、安全和效率。结合多条客运专线CRTSⅡ型无砟轨道板场设计实例,从制、存板的基本工艺和技术标准要求出发,对板场土建结构中的设计指标、荷载与工况、结构分析方法和构造等进行了分析和论述,有助于提高客运专线Ⅱ型板板场建设水平。

桥上CRTSⅡ型无砟轨道施工测量控制方案

介绍桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道和桥上高速道岔的施工测量控制方法以及多系统搭接时的施工测量控制方法。

CRTSⅡ型无砟轨道临时端刺及施工应用

介绍了CRTSⅡ型无砟轨道底座板的结构原理和临时端刺的设置要求,并通过施工实例,对临时端刺在零应力条件下的锁定工序等主要施工技术做了说明,以供今后同类型工程施工学习。

客运专线CRTSⅡ型无砟轨道板预制工艺

CRTSⅡ型无砟轨道板的特点是:轨道板精度高,铺设施工简单,轨道铺设精度高,施工速度快。高精度的CRTSⅡ型无砟轨道系统能满足列车高速平稳行驶的要求。本文对CRTSⅡ型无砟轨道板的预制工艺、预制特点、制造精度及关键技术进行了简要分析。

CRTSⅡ型无砟轨道板疲劳时变可靠度研究

针对CRTSⅡ型轨道板疲劳的潜在失效模式,依据混凝土材料的疲劳性能,建立列车荷载与温度荷载共同作用下CRTSⅡ型轨道板混凝土疲劳功能函数,利用该功能函数开展基于时变可靠度理论的CRTSⅡ型轨道板疲劳时变可靠性研究。时变可靠度、时点可靠度及蒙特卡洛的计算结果对比表明:时点可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛结果有较大误差,而本文采用的时变可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛方法的输出结果几乎一致,说明本文方法计算精度较高。算例结果表明,在轨道板服役后期,轨道板纵向轨下截面处受拉边缘纤维混凝土容易发生弯拉疲劳开裂,这说明作为主要承受疲劳荷载(循环次数较多、荷载较大)的构件,轨道板的抗疲劳性能需进一步加强。

沪杭高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道桥上底座板施工技术研究

在沪杭高速铁路CRTSⅡ无砟轨道施工实践的基础上,从施工角度详细描述了桥上底座板施工的前期准备、滑动层施工、钢筋制作与安装、模板支设、混凝土浇筑,张拉顺序、后浇带混凝土浇筑顺序的确定等一系列施工工序,指出了CRTSⅡ无砟轨道桥上底座板施工质量、安全控制要点。

CRTSⅡ型无砟轨道板离缝病害分析与整治措施

针对某高铁出现的轨道板上拱离缝现象,考虑车轮动载荷和不平顺序列的影响,对轨道板离缝病害进行仿真分析。利用非线性有限元方法,分析不同离缝下轨道板的变形量以及应力变化,研究离缝对轨道板结构的影响;基于静力学仿真结果利用动力学方法,分析不同离缝下的轨道板、钢轨以及列车的动力学响应,研究不同离缝量对列车运行的影响。结果表明:离缝4~8 mm时会对轨道板造成破坏性伤害,随着离缝范围的扩大至8 mm时,轮轨垂向力及横向力、钢轨位移分别超过极限值170、80 kN以及2 mm;随着离缝量的增加,车辆垂向加速度、脱轨系数及轮重减载率均逐渐超过列车运行的极限值。针对轨道板上拱离缝提出了相应修复措施,通过采用植筋修复方案,使轨道板形变低于2 mm,弯曲应力降低至40 MPa以下,显著改善由离缝带来的不利影响,对提高列车运行的安全性,具有重要的现实意义。

静力荷载下CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁结构体系的力学性能

利用三跨CRTSⅡ型板式无砟轨道-简支梁桥结构体系1:4缩尺模型,开展单梁和梁轨协同作用下的静载试验,并对比分析其特性及轨道结构对结构体系刚度的影响规律。根据轨道结构与简支梁桥界面滑移模式,以能量变分原理为基础,建立无砟轨道-简支梁桥结构体系的控制微分方程,并利用最小势能原理推导结构体系挠度与滑移的理论解。研究结果表明:在承受竖向静力荷载时,无砟轨道-简支梁桥结构体系横截面纵向应变沿竖向分布不满足平截面假定,但轨道结构与简支箱梁的纵向应变分别在各自的横截面高度范围内满足平截面假定;轨道结构铺设后,梁轨结构体系的抗弯刚度和竖向刚度分别较单梁提升29.14%和77.57%;无砟轨道-简支梁桥结构体系不同截面处的界面抗剪切刚度有较大差异。