曲线超高段聚氨酯固化道床施工变形控制

聚氨酯固化道床浇注过程中材料产生聚合反应导致体积膨胀。为确保高速铁路轨道的平顺性,须严格控制浇注施工中轨道的变形。针对济青(济南-青岛)高速铁路的实际线路情况,对比分析直线段、缓和曲线段、圆曲线段聚氨酯固化道床的施工变形,并采取相应的控制措施。曲线超高段聚氨酯固化道床施工时应调整保压配重和内轨侧与外轨侧的浇注流量,减小浇注时间差。现场监测结果表明,该控制措施达到了预期效果。     

预制装配式聚氨酯道床结构研究

提出1种新型预制装配式聚氨酯固化道床结构,依据所提出的设计及施工方案,在国家铁道试验中心建立世界首条预制装配式聚氨酯固化道床试验段,并对预制装配式聚氨酯固化道床、现浇式聚氨酯固化道床结构、普通无砟道床3种轨道结构的静动力特性进行对比试验研究。结果表明:在没有大型养路机械稳定作业的条件下,预制装配式聚氨酯固化道床的纵、横向阻力分别为16.2和13.5kN,具有足够的静态稳定性;在总体轨下结构动位移中,扣件与道床所占的比例约为1∶1,轨下结构刚度匹配合理;预制聚氨酯固化道床结构具有突出的减振效果,分频最大减振效果为29.6dB,对应中心频率为50Hz。     

聚氨酯固化道床的力学性能试验研究

聚氨酯固化道床是介于传统碎石道床和无砟轨道整体道床之间的一种新型结构。本文介绍了聚氨酯固化道床的国内外现状;通过聚氨酯固化道床围压试件的疲劳荷载、冻融试验、实尺模型疲劳试验和现场加载车测试试验,研究聚氨酯固化道床的弹性、抗累积变形、荷载传递规律及轨排阻力等力学性能。试验结果表明:聚氨酯固化道床具有良好弹性保持能力和抗累积变形能力,和普通碎石道床相比,具有更好的抵抗横向荷载能力,同时验证了聚氨酯固化道床结构设计断面的合理性。     

重载铁路聚氨酯固化道床结构形式及其合理参数的研究

聚氨酯固化道床被认为是有砟轨道和无砟轨道以外的第三种轨道结构。论文分析了聚氨酯固化道床三种结构形式的优缺点,推荐采用经济合理的轨下梯形聚氨酯固化道床形式。并针对该固化结构形式,基于对轨枕受力的影响和轨道刚度的合理匹配,研究了重载条件下固化道床合理的几何尺寸和刚度。     

预制式聚氨酯固化道床合理设计参数研究

采用经室内试验验证的聚氨酯固化道床结构离散元数值仿真模型及室内轨枕-聚氨酯固化道床刚度试验,对不同设计厚度条件下聚氨酯固化道床结构的物理、力学性能进行了分析。研究结果表明,聚氨酯固化道床试件的总残余变形量与固化道床的厚度呈正相关关系。但厚度较小的道床同样会引起固化道床结构的弹性降低,且会削弱道床对上部荷载的衰减作用,使传递至道床底部的应力增大。综合各方面因素,建议在客货共线的线路中将预制式聚氨酯固化道床结构的合理设计厚度定为30 cm。     

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。     

大西高铁聚氨酯固化道床施工中轨道变形控制措施研究

聚氨酯固化道床在施工中,材料聚合反应产生体积膨胀,导致轨道变形。由于固化道床施工是在轨道精调完成后进行,控制浇注施工中轨道变形,对于高速铁路轨道的平顺性尤为重要。采用热—力耦合模型对聚氨酯固化材料的膨胀行为进行模拟,并用膨胀力测试试验结果对热—力耦合模型中的关键参数进行标定。基于验证后的热—力耦合模型,针对大西高铁的实际线路情况,建立大西高铁路基基础聚氨酯固化道床膨胀力时变仿真模型,分析浇注方式、保压荷载幅值及作用点对轨道几何尺寸变化的影响。结果表明,聚氨酯固化道床单点浇注工艺必须采取保压措施,且建议作用点间距为1.2m、4点加载、荷载总量为30kN。现场施工时轨道变形测试结果表明,优化保压设备后,钢轨10m弦高低可控制在2mm以内,满足高速铁路轨道平顺性要求。     

单轴荷载下聚氨酯固化道床碎石道砟体压缩性能研究

聚氨酯固化道床可有效加强散体道床的整体性,固化后的碎石道砟体压缩性能是衡量改进效果的关键性指标.根据聚氨酯固化道床的结构及材料特点,制作立方体试件;通过单向及反复加压试验,研究自由边界下道砟体的压缩性能及变形规律.研究结果表明:单向压缩时试件的应力-应变曲线经过了刚度强化、稳定、衰减和破坏等4个过程;试件抵抗开裂的最大平均应力约为0.8 MPa.试件的耗能能力随着应力的增大而增强,随着反复荷载的次数增多而减小;当最大平均正压应力小于0.4 MPa时,反复加压后试件的残余应变能控制在0.01以内;超过0.4 MPa时,最大应变随荷载次数的增加仍有增大趋势.为保证聚氨酯固化道床运营的安全性和耐久性,道床所受的最大平均应力宜控制在0.4 MPa以下.     

小半径曲线上动车组运行安全性仿真研究

采用多体动力学仿真分析软件UM建立CRH5型动车组的动力学仿真模型,仿真分析动车组通过小半径曲线线路时曲线半径、曲线超高、钢轨类型、曲线轨距加宽和轨底坡等线路参数对动车组运行安全性的影响。结果表明:曲线半径的影响最大,钢轨类型、曲线超高、轨距加宽以及轨底坡的影响均较小。为增加动车组通过小半径曲线的安全冗余,减少外轨侧磨,建议在有条件的情况下尽量增大曲线半径;为避免曲线超高引起直曲过渡段处受到更大的轮轨冲击作用,建议对半径为250m的曲线线路不设置曲线超高,而且对应的曲线轨距加宽值宜设为10mm。     

宽枕板式聚氨酯固化道床上拱变形试验研究

为解决宽枕板式聚氨酯固化道床在浇注施工过程中出现的不同程度的轨道结构上拱现象,通过室内实尺模型试验,确定聚氨酯浇注发泡后道床的膨胀力、宽枕板上拱变形量以及合理的浇注方式。试验结果表明:对宽枕板式道床进行全断面聚氨酯浇注后,单块宽枕板受到的膨胀力约为40 k N;先浇注宽枕板板缝间的点位,宽枕板已经和混凝土板黏结形成约束力,有助于减轻完整浇注后轨道上拱的情况;双梯形聚氨酯固化道床施工时宽枕板的上拱变形明显减小;施工时分批次浇注会减少宽枕板的上拱变形量。     

高速铁路曲线线路车线耦合系统动力学性能仿真分析

依据系统工程理论,建立高速铁路曲线线路车线耦合系统有限元模型,对曲线线路在高速行车条件下的耦合系统动力学性能进行仿真,研究时速300 km等级高速动车组作用下曲线线路安全与平稳性指标,曲线线路轨道结构各部分的振动响应、列车速度与曲线半径和超高的关系.结果表明动车组以350 km·h-1的速度通过半径为5 500,7 000和9 000 m的曲线线路时,动车组的垂向和横向振动加速度以及平稳性能均满足舒适度要求,而且脱轨系数和轮轴横向力也能满足列车运行安全性要求;钢轨支点的横向力表现为过超高时内轨侧大、外轨侧小,欠超高时外轨侧大、内轨侧小;钢轨、轨枕的垂向和横向加速度随速度增加明显增大,而道床和路基的垂向加速度变化不大;钢轨和轨枕的横向动位移和动态轨距扩大量随速度的增加而增大;相同速度下,曲线半径小的轨道振动相对较大.     

聚氨酯固化道床用聚氨酯材料使用寿命预测

聚氨酯固化道床中聚氨酯主要原材料有异氰酸酯、多元醇和催化剂,固化道床的耐久性要求聚氨酯固化材料经干热老化、湿热老化和紫外线老化后其拉伸强度和断裂伸长率保持率在70%以上。老化试验结果表明:聚氨酯固化道床用聚氨酯泡沫材料在多种严酷环境下均具有优异的耐老化性能,并能长期保持综合性能的稳定。基于人工加速湿热老化试验数据,采用时温叠加方法估算出聚氨酯固化道床用聚氨酯材料的使用寿命可达45.2年。     

聚氨酯固化道床技术研究与应用

聚氨酯固化道床是一种弹性整体道床结构,既有有砟道床良好的弹性,又有无砟轨道整体性强、稳定性好和少维修的特点。介绍道床固化技术的发展历程及我国聚氨酯固化道床技术和关键技术,阐述聚氨酯固化道床的技术优势,现场实践证明聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。聚氨酯固化道床技术在我国虽已具备推广应用的条件,但在明确应用范围的同时,应进行工艺和施工装备的深化研究,进一步降低小段落铺设聚氨酯固化道床的施工成本,提高工效。     

沪昆高铁北盘江特大桥聚氨酯固化道床施工质量控制技术

聚氨酯固化道床是一种新型的轨道结构,兼备有砟轨道和无砟轨道的优点,可在有特定需要的区段铺设。沪昆高铁北盘江特大桥主桥为跨度445 m的上承式钢筋混凝土拱桥,设计的聚氨酯固化道床轨道结构受温度和徐变作用影响比较小,有利于线路的稳定且维修方便。本文介绍了碎石道床填筑和聚氨酯固化道床浇注施工质量控制技术,并对线路质量进行了动态测试。测试结果表明,北盘江特大桥聚氨酯固化道床能够满足列车运行安全性和稳定性要求,同时也适应高速铁路大跨度桥梁变形的要求,轨道平顺性良好,质量控制措施效果显著。     

聚氨酯固化道床线路运营与维护

自2009年以来,聚氨酯固化道床在我国的高速、重载和客货混运线路上已铺设近7 km,运营中的固化道床轨道结构状态良好,无维修或少维修,验证聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。聚氨酯固化道床技术在我国已具备推广应用的条件,研究固化道床的维修技术,对于固化道床的推广使用、保证线路运营安全、发挥聚氨酯固化道床的优势,具有重要意义。     

高速铁路飞砟防治专用聚氨酯适用性研究

研究目的:道砟飞溅是高速铁路有砟道床面临的重要问题,为防治飞砟,本文针对5种低强度防飞砟专用聚氨酯,提出一种可捣固的道床全断面表层固化方案。根据道床纵、横向阻力试验判定喷涂聚氨酯对道床的加固作用;根据风洞试验判定防飞砟性能;根据捣固测试判定可捣固性能;根据单轴无侧限压缩试验判定聚氨酯固化强度增长特征。研究结论:(1) 1号至5号聚氨酯(强度分别为1. 38 MPa、3. 70 MPa、5. 30 MPa、14. 20 MPa、27. 40 MPa)固化后,道床纵向阻力相比固化前提升约6%～16%,道床横向阻力提升约9%～17%,对道床稳定性起到了有效的提升作用;(2)采用强度最低的1号聚氨酯固化时,道床在30 m/s风速(相当于350 km/h列车通过)下并未产生道砟位移情况;(3)除5号聚氨酯强度稍大,捣固时破坏了一定数量的周围粘结,其余4种均可正常完成捣固维修,根据对比分析选取4号聚氨酯为最优;(4) 4号聚氨酯完全硬化需要7 d,可在喷涂1 d后达到最终强度的69%,2 d后达到88%;(5)本研究结果对时速350 km及以上有砟道床结构选型、养护维修具有参考意义。     

城市轨道交通工程聚氨酯浮置板减振道床技术应用研究

重庆轨道交通会展支线轨道工程中首次引进奥地利聚氨酯浮置板减振技术,针对聚氨酯浮置板整体道床施工,总结其施工技术工艺流程。通过对施工工艺的不断优化和改进,结合聚氨酯浮置板整体道床轨道设计技术要求,采用"先附属后主体"的施工方式,完成了此种新型减振材料的浮置板整体道床轨道。通过对铺设道床的减振效果进行试验和评价,道床质量及减振效果良好,同时对于聚氨酯浮置板整体道床工艺进行了完善,为国内城市轨道交通工程采用聚氨酯浮置板减振技术起到指导性作用。     

城市轨道交通宽枕板式固化道床轨道结构动力特性

以乌鲁木齐城市轨道交通1号线为依托,设计宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构,并进行动力特性和减振性能研究。结果表明:与无砟轨道结构相比,宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构在列车振动荷载作用下会产生迟滞弹性变形,有利于能量耗散,轮轨垂向力均值及峰值分别减少17.9%和9.8%;无砟轨道结构脱轨系数在0.04～0.22范围内,而宽枕板式聚氨酯道床轨道结构脱轨系数在0.03～0.08范围内,行车稳定性更高;与无砟轨道结构相比,宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构的Z振级插入损失为8.1 dB,最大插入损失为11.18 dB,对应中心频率为40 Hz,具有较好减振性能。     

有轨电车槽型轨反超高曲线通过动力性能研究

在某些特殊地段,工程上希望设置内轨高度大于外轨高度的反超高,而目前尚无对反超高曲线设置及其车辆通过安全性等问题的相关标准.通过建立有轨电车动力学模型和槽型轨轨顶外形模型,研究了列车以不同的速度通过槽型轨的不同反超高量曲线时,有轨电车系统的运行安全性和乘客的乘坐舒适性.研究结果表明,反超高量在0 ～50 mm范围内时,列车运行速度低于46.8 km/h时满足安全性和平稳性要求;反超高量在0～20 mm范围内时,列车以低于54.0 km/h的速度运行是安全、平稳的.槽型轨轨道可以设置反超高曲线.     

济青高速铁路聚氨酯固化道床的动力特性测试分析

为验证350 km/h高速列车运营条件下聚氨酯固化道床的安全性、振动特性以及道床表面风场分布规律,在济青高速铁路开展了340～385 km/h逐级提速试验。测试结果分析表明:350 km/h高速列车运营条件下聚氨酯固化道床的行车安全性指标满足要求;相比于无砟轨道结构,聚氨酯固化道床具有更好的减振效果,在Z记权条件下其插入损失约为9.4 dB;线路中心正负风压变化最剧烈,是线路横断面中最容易发生道砟飞溅处。