Stress on Ballast-Bed and Deterioration of Geometry in a Railway Track

In Greece extended cracking of twin-block concrete sleepers （ties） and fouling of the ballast-bed were observed with implied problems of gauge widening and deterioration of track＇s geometry. This led to a ten-year investigation program, during which a new method was developed for the estimation of actions on track panel as well as of the pressures / stresses that develop under the seating surface of the sleeper on the ballast-bed. Results from the tests performed on the ballast used in the Greek network are also presented, conducted in laboratories in France, Austria, and Greece. The influence of the actions -static and mainly dynamic- on the track response and the stress and strain of the ballast-bed are also discussed as derived from the tests and theoretical analysis.

弹性岔枕力学特性及刚度设置方案研究

为研究道岔区采用弹性轨枕对轨道结构力学性能的影响,通过建立车辆-道岔耦合动力学模型,分析了长岔枕与普通混凝土轨枕力学性能的差异,并在此基础上揭示了弹性岔枕垫层刚度对道床力学特性及列车过岔动力性能的影响,确定合理的垫层刚度设置方案。结果表明:在直向过岔条件下,长岔枕辙叉对应位置的道床应力最大值达到3.54 MPa,是普通轨枕的2.01倍;基本轨下垫层刚度为0.27 N/mm^(3)、辙叉下垫层刚度为0.18 N/mm^(3)时,左右轮下道床应力差最小,建议按该方案进行弹性岔枕设计;采用弹性岔枕后,辙叉区投影面积下方道床顶面的应力降低23.1%,左右轮下道床顶面动位移差减小30.8%,可有效改善列车的过岔动力性能,减少道岔区道床应力,延缓道床的劣化。

基于DEM-FDM耦合的普通铁路碎石道床-土质基床界面接触应力分析

引入离散元法(DEM)-有限差分法(FDM)耦合算法对普通铁路碎石道床-土质基床的界面应力进行分析。首先,基于激光扫描以及室内三轴试验,实现碎石道砟颗粒二维精细化离散元建模,并通过设置界面单元进行道砟与土两类不同介质层间速度与力的相互传递,实现离散元法与有限差分法耦合,建立了轨枕-碎石道床-连续土体耦合模型,并通过现场实测结果验证模型的合理性。在此基础上,计算列车通过时耦合模型中基床动应力分布特征,讨论轨枕-道床接触状态对其影响,并将计算结果与轨枕-道床-基床的整体有限元模型的计算结果进行对比。结果表明,轨枕-道床未完全密贴接触状态下,道床中力链呈离散型传递,反之,道床中力链呈向下扩散发展;两种接触状态下,基床表面应力分布差别显著,但是应力峰值接近。耦合模型得到的基床表面应力峰值显著高于有限元模型的计算结果;耦合模型中因道砟散体特性引起的基床表面局部应力集中,在路基中的影响深度约为道砟最大粒径(63 mm)的8倍,即近似基床表层深度。

高速铁路胶粘道砟固化道床的动力学特性

采用ABAQUS有限元软件建立车辆-轨道空间耦合模型,对列车荷载作用下的胶粘道砟固化道床的动力学特性进行仿真分析,并探讨道砟胶用量和固化深度对道床动力学特性的影响。研究结果表明:采用胶粘道砟能够显著提高道床的振动加速度和动应力,降低道床的垂向位移,且动力性能的改善与道砟胶用量和道砟胶固化深度呈正相关关系。

单元双块式无砟轨道对隧底上拱变形的适应性研究

针对隧底结构上拱变形容易导致双块式无砟轨道产生离缝或裂纹的问题,提出单元式道床板结构。采用双线性内聚力模型,计算分析隧底上拱条件下单元式道床板与隧底仰拱回填层之间黏结作用和预埋钢筋对轨道结构受力、变形以及层间状态的影响规律,并与纵连式道床板进行对比。结果表明:对于单元式道床板,层间黏结作用可有效抑制离缝的产生,黏结附加力使得道床板拉应力略有增大;层间初始黏结作用良好条件下预埋钢筋对轨道结构受力及变形影响不显著,上拱幅值过大使得层间黏结失效后预埋钢筋可改善层间状态。与纵连式道床结构相比,单元式道床板应力水平明显降低,离缝范围较小,层间离缝主要位于上拱中心板端位置。

列车动力荷载下聚氨酯固化道床设计参数分析

基于多体动力学和有限元仿真方法,提出一种考虑行车荷载的聚氨酯固化道床仿真分析方法。以碎石道床作为对比,分析聚氨酯固化道床的应力特征及传递特性,并研究聚氨酯固化厚度对道床力学特性的影响。研究结果表明,聚氨酯固化道床的应力和路基顶部应力均小于碎石道床,其道砟颗粒能够更好地协同作用,道床应力分布更均匀,道床内应力及传递到路基的力更小;相比碎石道床,聚氨酯固化道床厚度设计值可调节范围更大,可减小至25 cm。

卡棱贝格道垫的合理取值长度研究

卡棱贝格道垫是一种新型的轨道交通减振降噪产品,它在新建地铁中逐步得到应用,其原理与浮置板式轨道结构相同,其板下橡胶道垫作为整体支承,实际上就是橡胶浮置板轨道结构的一种特殊形式。从卡棱贝格道垫的基本参数入手进行分析,对该种轨道结构形式进行模态分析、静力学分析和动力学分析,得到此种轨道结构形式的自振频率在20 Hz左右,推荐卡棱贝格道垫的合理取值长度为10 m,并对该产品进行合理的安全性能和环境效益评价。