北京地铁17号线南段混凝土道床承载力分析

北京地铁17号线南段地下轨道部分主要道床形式为普通长枕式整体道床,施工工序中包含轨道车和平板车运送轨排、钢筋和混凝土等。为了缩短轨道车运送工序时间,减少卸车点至作业面距离,对普通长枕式整体道床进行混凝土浇筑后24 h道床承载力分析。检算结果表明:最不利情况下的枕上动压力为14.25 kN;轨枕弯曲强度(轨下截面正弯矩和枕中截面负弯矩)在允许范围之内;道床强度符合要求;混凝土抗剪强度符合要求。

道砟-软枕垫相互作用的离散元-柔性体耦合分析

随着铁路列车的高速重载化,路桥过渡段的不均匀沉降与道床劣化问题日益严重。通过在轨枕下方铺设轨枕垫,可以有效改善有砟轨道应力分布从而减少轨枕沉降。为探究轨枕垫-道床-路基的力学传递机制,采用离散元-多柔性体动力学耦合方法建立了道砟箱和轨枕垫模型,从细观上分析动荷载下道砟-轨枕垫相互作用。通过建立全尺寸路桥过渡段耦合模型,研究铺设轨枕垫措施的减振效果及效能评价。研究结果表明,铺设轨枕垫后,道床沉降和刚度分别减小了约27.3%和39.7%;柔性轨枕垫增大了轨枕与道砟的接触面积,使道砟颗粒间最大接触力减小了约26%,与试验结果吻合;通过在全尺寸路桥过渡段中铺设轨枕垫,测得过渡路基区的最大沉降减少了约9.2%,桥梁路基区的最大应力减小了约18.3%,且道砟颗粒振动加速度峰值减小了约14.1%。研究证明轨枕垫可有效改善轨枕-道砟界面接触和过渡路基区的应力应变等动态响应,具有良好的防灾减灾效果。

重载铁路18号道岔聚氨酯固化道床力学特性

针对重载铁路道岔区枕下道床受力及轨下道床位移不均匀的问题,基于多体动力学和有限元方法,建立列车-道岔-路基模型,在全固化断面及轨下梯形固化断面道床的基础上,根据道岔区道床各位置的受力分布,提出了一种新的聚氨酯固化形式。对比分析列车直向和侧向过岔工况下,采用三种固化道床及碎石道床时道岔区关键断面的枕下道床应力和左右侧轨下道床位移差。根据各区域枕下道床受力特性,转辙部分采用轨下梯形断面固化方式,连接部分采用全断面固化方式,辙叉部分采用全断面多级固化设计。结果表明:设计的聚氨酯固化道床应力分布更均匀,左右侧轨下位移差较小;对辙叉区改善最显著,与碎石道床相比,直向与侧向过岔时道床应力分别降低41.11%、39.57%,左右侧轨下道床位移差分别降低28.43%、90.73%。

国内外预应力混凝土轨枕纵裂伤损研究综述

预应力混凝土轨枕作为铁路轨道中重要的部件,目前总体使用效果良好,但也存在不同类型的伤损,其中以纵裂伤损最为突出。本文分析确定了预应力轨枕纵裂伤损的主要特征,归纳了铁路线路中出现的6种纵裂伤损类型,调研和总结了国内外预应力混凝土轨枕纵裂伤损的研究现状及预防措施。结果表明,纵裂伤损的两大主要原因是轨枕结构受力不合理和材料性能劣化,最常见的影响因素是轨枕的预应力过大和混凝土材料的碱骨料反应。此外,轨枕使用的环境条件、后期线路状态、列车疲劳动荷载对轨枕纵裂伤损的发生和发展具有一定的影响。建议轨枕设计时,应在保证承载强度的前提下合理设计轨枕预应力,并配置一定的箍筋;在轨枕生产过程中,应确保原材料的性能以及生产工艺都满足相应规范的要求。

基于有限元方法的重载铁路有砟轨道力学分析

随着我国铁路运输系统的快速发展,为解决重载列车的安全运行对轨道更高强度要求的问题,本文采用有限元软件建立了包含轨道、轨枕、道床、土体的重载铁路轨道的仿真模型,在验证了有限元模型可靠性的基础上,分析了轨道应力应变分布规律;研究了不同的轴重参数、道床参数、轨枕参数对重载铁路轨道受力影响。结果表明:列车载荷作用时,两根轨道的应力分布基本相同;列车轴重增大,轨道最大应力和竖向位移不断增大;随着轨枕弹性模量增大、轨枕间距减小、道床厚度和弹性模量增大时,轨道最大应力和位移逐渐减小。

轨枕预应力钢丝自动编组装置和入模系统及技术

采用先张法生产混凝土轨枕时,为了一次成型多个轨枕以提高生产效率,需要人工在轨枕成型钢模中放置多个挡板将钢模分隔开,为此需大量人工合力将钢筋组抬入钢模内,工人劳动强度大,工作效率低。本文提出一种轨枕预应力钢丝自动编组装置和入模系统及技术,能够自动将挡板分置到位,自动将轨枕预应力钢丝编组并送入钢模,自动化程度高,降低劳动强度,省工省时,提高工作效率,降低生产成本。

高速列车作用下铁路隧道内轨枕受力的理论解析及验证

通过引入欧拉连续支承梁模型,基于广义Duhamel公式推导了半无限空间连续体任一点的时频域动力响应函数。根据温克尔弹性基础梁假定得出了高速列车作用下轨枕受力数学表达式。采用有限差分软件FLAC 3D分析了隧道底部结构特定监测点的动力响应特征。经工程应用,基于该公式的数值模拟计算结果与工程现场实测结果变化规律一致,验证了该公式的准确性与适用性。

双块式无砟轨道枕边裂缝水力伤损特性

针对双块式无砟轨道枕边裂缝水力伤损问题,推导出动荷载作用下枕边裂缝内动水压力分布解析式并建立枕边裂缝扩展计算模型,分析列车运行速度及裂缝几何形态对动水压力与裂缝扩展特性的影响规律。结果表明:随着列车趋近或远离,枕边裂缝内动水压力值呈正负交替状态,当轮对与转向架临近伤损区时,裂缝内动水压力分别达到最大值和最小值;随着裂缝开口量减小、列车运行速度及裂缝长度的增加,枕边裂缝内动水压力与等效应力强度因子增大,比较而言,裂缝几何形态是枕边裂缝扩展的控制性因素;枕边裂缝疲劳寿命受裂缝初始长度控制,其随裂缝初始长度增加显著减小,列车运行速度是裂缝疲劳寿命的关键影响因素,列车运行速度的提升明显增大了裂缝疲劳扩展速率。

预应力钢纤维高强混凝土特种轨枕的疲劳特性

采用双重和多重复合技术， 在预应力高强混凝土轨枕的基础上分别制备了预应力钢纤维高强混凝土和预应力钢纤维硅灰高强混凝土特种轨枕；在５００ ｋＮ 伺服液压疲劳试验机上测试了三个系列轨枕疲劳荷载时裂缝宽度和高度的变化规律．研究结果表明，由于钢纤维的阻裂效应，显著提高了高强混凝土轨枕的抗疲劳性能；再因硅灰的填充效应、微集料效应和火山灰效应改善了高强混凝土内部的微观结构，尤其是界面结构， 使预应力钢纤维高强混凝土轨枕的抗疲劳性能进一步提高．该轨枕不仅可用于特殊应力下承担复杂荷载，而且可带裂缝工作．

铁路用塑料轨枕与合成材料轨枕设计方法分析

轨枕是有砟轨道结构中重要的部件,目前轨枕材料主要是木材、钢材和混凝土。近年来,由于耐久性好、不易腐蚀、便于运输铺设等特性,塑料轨枕与合成材料轨枕在世界铁路领域逐渐得到发展和应用。目前尚无塑料轨枕与合成材料轨枕的设计规范,仅依据工程经验及相关技术指南来设计。本文总结梳理了不同材质轨枕的使用和设计情况,对比了不同材质轨枕的材料特性、伤损类型及伤损主要影响因素,重点分析了目前常用的容许应力法和极限状态法2种结构设计方法的特点。对比分析结果表明,极限状态设计法具有更大优势。建议利用该方法对塑料轨枕与合成材料轨枕开展标准设计和产品优化工作。

掺加碳纤维和石墨粉对整体道床轨枕端部温度应力影响研究

基于西北地区的实际环境条件,对掺加改性材料与普通混凝土整体道床轨枕端部的温度应变进行了试验检测;将试验测得的应变值进行温度修正后,通过温度应力计算理论,计算了整体道床轨枕端部在凝结硬化阶段至180 d龄期温度变化过程中的温度应力,总结凝结硬化阶段后至180 d龄期内轨枕端部温度应变与应力分布规律,进而研究碳纤维和石墨粉共同作用对整体道床轨枕端部温度应力的影响。结果表明:混凝土中掺入一定量的碳纤维和石墨粉确实能起到减小道床轨枕端部温度应变与应力的作用,可为西北大风干燥条件下整体道床轨枕端部变形与已有裂缝的防治提供参考。

双块式无砟轨道轨枕成段开裂整治技术研究

受相关因素的影响,一高速铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道采用的SK-2型轨枕出现了成段开裂现象,严重影响了行车安全。依据相关规范对SK-2型双块式轨枕的混凝土抗压强度、轨枕挡肩混凝土抗剪能力、轨枕承轨台纵向抗剪能力进行了受力检算,并结合该高速铁路线路实际情况提出了病害整治方案。结果表明:在承受的最不利荷载作用下,SK-2型双块式轨枕的混凝土抗压强度、轨枕挡肩混凝土抗剪能力、轨枕承轨台纵向抗剪能力均满足要求,轨枕的设计满足本线使用要求,建议整治时更换的新轨枕维持原设计;结合现场实际,提出了单根轨枕更换及通过拆除道床板实现轨枕连续更换的病害整治方案。

适应复杂山区高速铁路隧道变形的高承轨台双块式无砟轨道设计研究

为提高无砟轨道对下部基础变形的适应能力,以隧道内双块式无砟轨道结构为研究对象,提出高承轨台轨枕结构方案,采用打磨轨枕承轨台的方法降低轨道结构高度,以适应隧道底部的上拱变形。并基于有限元分析方法,建立隧道内高承轨台双块式无砟轨道有限元模型,探讨轨道结构的合理调整量以及静力学性能。结果表明:采用高承轨台双块式轨枕,可实现90 mm的结构最大下调量;在0~90 mm下调范围内,轨枕露出与埋深高度匹配合理,轨枕承轨台、挡肩力学指标满足相关规范要求,螺杆、预埋套管抗拉性能良好,扣件系统具有足够的抗拔承载力;高承轨台双块式轨枕承轨台打磨工艺流程能够指导、实现轨道结构高程的快速调整,为处理实际工程中轨道上拱病害提供了可靠的技术和设备支持,具有较好的工程价值。

预制套轨铁路轨枕及轨槽板布置方案研究

“流水机组-传送法”是有挡肩套轨轨枕的主要生产方式,其模具是影响轨枕预制质量的主要因素之一。为优化套轨轨枕设计和施工生产,通过有限元仿真对放张阶段有挡肩四线套轨和三线套轨进行模拟(改变布置方式和轨槽板角度)。研究表明,有挡肩四线套轨轨枕生产时,应将挡肩顶部距轨枕端部较大的一端布置在张拉端,轨枕挡肩角度取120°;改变有挡肩四线套轨轨枕轨槽板的高度,承轨槽深度取25 mm时,轨枕挡肩所受最大拉压应力和平均压应力最小;改变有挡肩三线套轨轨枕的布置方式,并分析三线套轨轨枕挡肩所受的最大拉压应力和平均压应力,得出有挡肩三线套轨轨枕的布置要求。

蒙内铁路预应力混凝土轨枕预制技术及质量控制

结合蒙内铁路工程实例,介绍了新Ⅱ型预应力混凝土轨枕预制工艺流程,并从原材料、操作水平、预应力钢丝拉伸、养护等方面,阐述了施工质量控制措施,有效提高了轨枕的整体性能。

梯形轨枕横向预应力张拉工装设备的研制

梯形轨枕设计有横向预应力,采用PC钢棒作为预应力筋,但国内没有相应的工装设备。为满足工期要求、节省生产成本,自行研制开发了梯形轨枕横向预应力张拉装置,它主要由穿心式千斤顶、拉杆、联接螺母、套筒、夹片式锚具和支撑小凳等六部分组成。介绍了工装设备的结构、工作原理与工作步骤。施工实践证明,利用此装置可以满足梯形轨枕横向张拉的工艺要求,安全可靠,操作简单方便,经济效益明显,为推广轨枕横向预应力施工技术创造了条件。

弹性轨枕对重载铁路有砟轨道结构受力及变形特征的影响

建立重载轨道结构有限元模型,分析了列车荷载作用下,不同枕下垫板刚度、不同道床厚度条件下铺设弹性轨枕对重载铁路有砟轨道结构受力及变形特征的影响,并与铺设普通轨枕地段进行了对比。结果表明:枕下垫板刚度对有砟轨道结构受力和变形特征影响较大,随着枕下垫板刚度增大,钢轨的垂向位移逐渐减小,钢轨支点反力、道床垂向位移、道床与基底的垂向应力非线性增大;对于重载铁路,枕下垫板刚度在70~100 kN/mm取值既可控制钢轨垂向位移不超过1.8 mm,又可减轻轨道部件受力、延长道床养护维修周期;道床厚度相同条件下弹性轨枕地段钢轨、道床的垂向位移大于普通轨枕地段,而钢轨支点反力、道床压应力、轨枕弯矩均有所降低,其中钢轨支点反力降低了8.6%,道床最大压应力降低了4.5%,枕中截面负弯矩降低了41.3%。

大型液压支架斜坡运输时轮轨接触特性研究

针对新疆某煤矿大型液压支架在斜坡上进行整体运输进而引发轮轨接触应力过大而导致轮轨失效的问题,建立了30 kg/m钢轨轮轨接触有限元模型,研究了静止-加速阶段斜坡倾角15.5°、21°,轨枕间距400 mm、800 mm不同工况组合方式下轮轨接触应力变化特性。研究结果可为该煤矿斜坡运输钢轨材质、斜坡坡度、轨枕间距选择提供基础数据支持。

双块式无砟轨道早期温度场分布及开裂机理分析

双块式无砟轨道道床板会出现早期开裂现象,该病害与轨道早期温度场分布特性有关。为明确轨道早期温度场分布特性,基于热工学原理和气象测试数据,考虑双块式无砟轨道的施工特点,建立早期温度场计算模型,并对早期温度场分布特性进行分析。结果表明:道床板浇筑完成后温度场呈先增加后减小的变化趋势,其最高温度约出现在第21 h时刻,且比日最高气温高10.6~12℃。道床板温度梯度沿着垂向呈线性分布,而沿横向呈明显的非线性分布特征,最大横向温度梯度出现在道床板与轨枕界面处,其值可达67℃/m。在该温度梯度荷载下,会出现道床板与轨枕界面早期开裂,随后应力集中转向轨枕角处,并进一步发展为道床板表面横向贯穿裂缝。

铁路钢轨受力分析模型比较研究

为了更准确地分析钢轨应力和列车荷载作用下的受力特性,该文将钢轨看作三维实体,并考虑扣件支承面积的影响,将其视为均布弹簧,建立了更接近实际的力学模型,分析了钢轨在竖向力作用下的应力和位移,并对枕上应力进行了求解,将结果与传统的点支承梁简化模型进行比较,指出了两者之间的相似之处和差异性;同时指出,三维实体方式建模更有利于指导钢轨和轨枕的细部设计。