基于欧标的埋入式无砟轨枕结构设计方法研究

研究目的:欧洲标准是国际铁路市场采用的主要铁路设计标准之一,掌握欧洲标准的设计理论和计算方法是实施海外铁路项目的必要条件。本文以1 676 mm宽轨距埋入式无砟轨枕为例,研究基于欧洲标准的无砟轨枕设计方法,推导轨枕荷载弯矩、混凝土预应力损失的计算过程,分析轨枕结构承载能力及静载、动载和疲劳试验荷载计算方法,通过设计案例再现采用欧洲标准指导宽轨距无砟轨枕设计方法。研究结论:(1)欧洲标准就枕上垂直动压力考虑因素较多,以扣件弹性衰减系数、速度系数、纵向荷载分配系数和支承缺陷引起的纵向荷载分配影响系数在计算公式中体现;(2)轨枕混凝土预应力损失包括锚具变形引起的预应力损失、放张前预应力钢筋松弛损失、钢筋放张时混凝土弹性变形产生的损失和时变损失,时变损失的计算方法反映了环境条件、轨枕尺寸、混凝土品类和加载龄期对时变损失的影响;(3)轨枕混凝土承载能力检算应考虑施工荷载引起的枕中截面正弯矩和轨下截面负弯矩;(4)本研究成果可应用于海外铁路轨道工程设计。     

国内外预应力钢筋混凝土轨枕荷载弯矩计算标准对比研究

从预应力钢筋混凝土轨枕荷载弯矩的设计计算出发,对比分析了欧洲、北美地区混凝土轨枕设计标准与中国的差异,并结合典型的运营条件,对比了采用不同标准时轨枕荷载弯矩的计算结果。由于国内外轨枕荷载弯矩的计算方法不同,不同截面位置荷载弯矩的计算结果存在差异。基于普速铁路工况,按照北美地区标准计算出的轨枕荷载弯矩高于欧洲和中国标准的计算结果;基于高速铁路工况,按照中国标准计算出的轨枕荷载弯矩总体高于欧洲和北美地区标准的计算结果;基于重载铁路工况,按照北美地区标准计算出的轨下截面正弯矩显著高于欧洲和中国标准的计算结果。     

内马铁路机制砂轨枕C60混凝土配制及性能研究

针对"一带一路"建设工程肯尼亚内马铁路项目沿线缺乏河砂的现状,采用肯尼亚当地原材料,从胶凝材料体系优化、水胶比、粉煤灰掺量、砂率、机制砂石粉含量等角度对机制砂轨枕C60混凝土配合比进行研究,并采用优选配合比进行了轨枕试生产和轨枕静载试验。试验结果表明:采用机制砂可配制出满足现行铁路标准要求的轨枕C60混凝土;采用机制砂轨枕混凝土生产的轨枕外观质量良好;轨枕静载试验合格,枕中开裂荷载为139~149 kN,枕下开裂荷载为210~237 kN,具有一定富余,安全性较高。     

基于美标的铁路宽轨距轨枕结构设计与计算

研究目的:基于美国相关规范研究1 667 mm宽轨距轨枕的结构设计,根据基本参数和规定,确定轨枕外形设计原则,基于美国AREMA计算方法计算分析轨枕荷载弯矩,根据外形尺寸和配筋,计算分析轨下及枕中截面承载力弯矩及静载试验值等,为轨枕试验提供依据,确定满足美标要求的宽轨距轨枕的基本设计方法。研究结论:(1)设计的宽轨距轨枕其外形尺寸及钢筋用量满足轨枕供货技术要求;(2)根据美标计算方法,确定了设计的轨枕的承载力弯矩和试验荷载值;(3)计算结果表明,轨枕承载力弯矩大于荷载弯矩;(4)轨枕静载试验及疲劳试验表明,轨枕符合正负弯矩试验的要求和抗疲劳要求;(5)计算与试验表明,设计的宽轨距轨枕满足美标的要求和阿根廷铁路项目使用要求。     

混凝土轨枕抗力的影响因素及其计算方法研究

为探讨简便有效的混凝土轨枕截面抗力计算方法,首先从混凝土轨枕设计、生产、运输、使用等方面,对影响混凝土轨枕截面抗力的各种因素进行详细分析和归纳总结,并基于混凝土轨枕的静载抗裂荷载试验数据及其统计分析,首次提出推求混凝土轨枕截面抗力的思路及计算方法。分析表明,由混凝土轨枕的截面静载抗裂荷载统计分析结果,可得到混凝土轨枕截面抗力的统计特征参数及其概率密度表达式,且混凝土轨枕截面抗力的概率分布与静载抗裂荷载的概率分布相同。算例结果表明,混凝土截面抗力服从对数正态分布,所提出的方法是有效的,可为混凝土轨枕的可靠度评价提供抗力依据。     

液压杆式自适应超高轨枕结构强度及影响因素分析

针对小半径曲线段上出现过超高与欠超高的现象,提出一种能够自动调节超高值的液压杆式轨枕,对轨枕的结构组成和工作原理作简要说明.基于有限元法建立轨枕及下部结构的三维模型,在此基础上,分析在列车荷载作用下,轨枕及下部装置在不同外轨超高状态下的结构强度,同时对比铰接件垫板面积、铰接件宽度、导向块长度和外轨支承钢块厚度等参数对轨枕及下部装置的结构强度的影响规律.研究结果表明:在承受垂向、纵向、横向荷载且轨枕外轨超高在150 mm以内时,轨枕及下部结构强度均符合材料强度要求;增加垫板面积能够降低铰接件和外轨处钢枕部位承受的最大压应力;增加导向块长度能降低导向块所承受的最大拉应力和最大压应力;铰接件宽度的增大不利于增加铰接件处的强度;支承钢块的厚度可适当减少来降低轨枕及下部装置整体重心.     

我国铁路混凝土轨枕的现状和发展

目前,世界各国铁路混凝土轨枕铺设范围逐步扩大,大多数国家都发展预应力整体式轨枕。我国在高速铁路、客运专线和既有主要干线要求全部采用混凝土轨枕。其主要优点是纵、横向阻力大,提供足够的稳定性,轨枕承载能力可根据不同高速运行条件进行设计,寿命长和维修工作量小等。在高速铁路和客运专线的建设中,混凝土轨枕应采用国际标准。高速铁路明确了混凝土结构寿命应达到100年。高速铁路和客运专线轨枕标准在原材料选择、制造工艺、质量要求、检验方法等方面都要参照 EN 标准,充分考虑耐久性要求。应加强混凝土轨枕在基础理论和轨枕结构等方面的研究。     

40 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕设计研究

我国具有25 t和30 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕的设计和运营经验,但对于40 t轴重重载铁路混凝土轨枕仍缺乏相关技术储备。为配合我国重载铁路"走出去"战略,本文基于对国内外混凝土轨枕设计标准的对比分析,开展了40 t轴重重载轨枕的设计研究。研究结果表明:对于40 t轴重重载铁路典型工况,按照北美地区混凝土轨枕的设计标准计算出的轨下截面正弯矩显著高于按照欧洲和中国标准的计算结果;按照中国混凝土轨枕的设计标准设计完成的40 t轴重重载轨枕轨下截面正弯矩和枕中截面负弯矩承载能力分别为35.6,22.3 kN·m,与适用于25,30 t轴重重载铁路的Ⅲa型、Ⅳa型轨枕相比,该轨枕在质量提高相对不大的情况下,满足设计承载要求。然后按照北美地区轨枕标准的规定进行了一系列室内试验验证,试验结果均满足标准要求。     

重载铁路有砟轨道用弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法研究

在重载铁路有砟轨道区段铺设弹性轨枕可有效降低轮轨相互作用,减缓桥隧区段道砟粉化,从而延长轨道结构养护维修周期。有砟轨道弹性轨枕枕下垫层静刚度值是结构体系中的重要参数,直接影响弹性轨枕的应用效果。我国早期制定的标准中弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法不尽合理。本文在总结对比国内外标准的基础上,结合室内试验,对弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法从枕下垫层静刚度大小的评估方法、试件的制作及支承状态、静刚度计算时荷载取值范围三个方面进行了优化,可为我国重载铁路有砟轨道弹性轨枕结构设计提供参考。     

温度及收缩荷载下路基上双块式无砟轨道力学及裂缝特性研究

温度及收缩荷载是双块式无砟轨道的重要荷载.以路基上双块式无砟轨道为研究对象,道床板中钢筋用梁单元模拟,道床板、双块式轨枕、支承层以实体单元模拟,道床板混凝土与钢筋、支承层与路基之间的连接用弹簧单元模拟,建立了考虑混凝土开裂的钢筋与混凝土相互作用有限元力学模型,并编制了相应的计算程序.研究了温度及收缩荷载下路基上双块式无...     

米轨混凝土轨枕与钢枕道床阻力研究

为明确米轨混凝土轨枕和钢枕道床阻力,建立了实尺米轨铁路有砟轨道试验平台,采用原位测试法测试单根轨枕的道床阻力,并拟合得出道床纵向、横向阻力-位移关系函数.结果表明:位移为2 mm时,米轨混凝土轨枕和钢枕道床的纵向阻力设计值分别为9.67、8.31 kN,道床横向阻力设计值分别为5.27、4.98 kN,米轨混凝土轨枕、...     

Le développement des appareils de voie sur plancher en béton à la SNCF

Whereas modern track is generally built on concrete sleepers, until now points and crossings have usually been laid on a wooden surface. Today, thanks to advances in technology, state-of-the-art track is entirely on concrete, thereby putting an end to the discontinuities created as a result of differences in sleeper spacing due to ageing, differences in sleeper thickness and the need for anchoring spades for welded crossings assembled on wooden sleepers.The surface consists of pre-stressed concrete monoblock supports covering the requirements of all turnouts between 0.11 and 0.0154, which means that there are 3,200 definitions of supports. However, a new design had to be developed for points and crossing laid on concrete slabs.Experience has already been acquired in France in use of this type of switches since more than 1,200 crossings have been installed on concrete sleepers. Users are pleased with results since, despite the relatively high cost of these sleepers, they provide good value for money and show excellent behaviour under levelling and lining.     

复合材料合成轨枕受力分析及在钢桥明桥面上的应用

钢桥明桥面的木枕存在品质下降、防腐处理不彻底等问题,导致其使用性能和寿命日趋下降,制约了运营速度、轴重和运量的提高。本文介绍了一种复合材料合成轨枕,从合成轨枕本身及其在钢桥上的安装和受力等方面进行分析,讨论合成轨枕在钢桥明桥面上使用的可行性。结果表明,复合材料合成轨枕强度指标均远优于木枕,可进行量化指标检验;在满足明桥面使用要求的前提下,复合材料合成轨枕的应力还有较大富余,截面尺寸可调整空间大。     

基于敞车车体静强度分析AAR规范与TB/T 1335-1996标准的差异

利用ANSYS有限元分析软件对某敞车车体进行静强度分析,通过分析结果比较AAR规范与我国TB/T1335-1996标准的差异。结合两个标准与敞车车体相关的规定,分别对单个载荷和组合载荷的结果进行详细分析。由对比分析表明,在敞车车体结构强度的评定分析中,TB/T 1335-1996标准比AAR规范更保守,但却体现着我国铁道车辆试验与工艺水平。因此,在现阶段这两个标准仍然可作为我国货车车体结构强度设计与试验的主要依据。     

铁路轨枕现状及发展

研究目的:本文对轨枕的主要功能和分类方法加以论述,同时简述我国铁路轨枕的发展过程及存在的问题。研究方法:通过搜集资料了解我国铁路轨枕及城市轨道交通轨枕的发展历程;总结轨枕分类方法;介绍木枕、混凝土枕及城轨交通用特殊轨枕的主要特点,并调查研究了各类轨枕在设计、制造、使用、养护维修中存在的问题。研究结果:提供了先进国家适用于高速铁路轨枕的发展动态,以及我国已运营4年的秦沈客运专线用轨道板和正处于设计招标阶段的京津城际轨道交通用轨道板等信息。研究结论:我国铁路轨枕及城市轨道交通轨枕的发展应遵循:增加混凝土枕类型以满足不同铺设条件的需要;提高混凝土枕的使用寿命,并开发研制轨枕新品种,适应我国铁路高速、重载以及城市轨道交通迅猛发展的需求。     

双块式轨枕外形质量快速检测系统研制及应用

SK?2型双块式混凝土轨枕是高速铁路无砟轨道结构中的重要预制件,单一生产厂日均产量达到800~1400根,但目前的人工检测方式无法满足双块式轨枕的出厂检验要求。本文提出的双块式轨枕外形质量快速检测系统可满足TB/T 3397—2015《CRTS双块式无砟轨道混凝土轨枕》的出厂检验要求,与双块式轨枕生产线相匹配,大大提高了检测效率,实现了双块式轨枕全参数、自动化、智能化检测。检测数据自动上传至生产管理平台,可对双块式轨枕生产质量进行跟踪管理。     

减振型无砟轨道轨枕结构对比分析

减振型无砟轨道形式较多,典型的有弹性支承块式轨枕和SAT S312双体轨枕,以及一种新型的减振型轨枕——弹性长枕。为了给无砟轨道设计中轨枕形式及参数的选取提供参考,通过建立弹性长枕的三维有限元模型,考虑避免弹性长枕结构与线路激振发生共振,从弹性长枕的枕下胶垫刚度、侧面套靴刚度、埋深及支撑长度4个方面进行模态分析,给出弹性长枕合理的参数匹配,再对3种轨枕做出对比分析。结果表明:3种减振型轨枕中,弹性长枕的结构最优,SAT S312双体轨枕次之,弹性支承块式轨枕最差。     

新型轨排匀枕机构设计关键技术研究

本文介绍一种轨排设计中新型的、可适应于密排轨枕不同间距要求的匀枕机构。匀枕机构采用链条传动,电机转速采用变频器闭环控制,提高了匀枕链条的可操控性,可靠性好、传动响应快速、精度高。探究了匀枕机构运动参数影响轨排间距的机理,并建立翻枕器物理模型,对翻枕器与轨枕全过程接触状态和受力状况进行运动学仿真,得出了翻枕过程接触载荷变化曲线;基于ANSYS静态结构求解器,优化翻枕器结构并进行现场试验验证。     

时速160 km城市轨道交通双块式轨枕设计

为研究城市轨道交通有挡肩双块轨道结构的稳定性,依托国内首条时速160 km城市轨道交通线路-北京轨道交通新机场线,对有挡肩双块式轨枕进行尺寸设计及配筋设计:(1)结合线路特点,对有挡肩双块式轨枕承轨台抗压能力及挡肩抗剪能力进行检算;(2)为计算桁架钢筋受力情况,通过有限元模型计算起吊、堆载、施工上人3种工况下双块式轨枕的受力情况。计算结果表明,起吊及施工上人荷载对双块式轨枕的受力性能影响不大;堆载对其受力性能有较大的影响,双块式轨枕的堆放层数不应大于6层。     

长沙地铁2号线混凝土轨枕工艺工装的研制

参考国内地铁混凝土轨枕的预制技术,结合长沙地铁2号线地铁混凝土轨枕的技术要求及多年来轨枕产品的生产工艺,研制长沙地铁2号线地铁混凝土轨枕的工艺工装,重点研究成组联整体模型和生产工艺。通过成组联整体模型的成功研制,克服了目前地铁混凝土轨枕生产中存在的功效低、成本高的缺陷,为地铁建设提供了有利保证。