组合荷载作用下CRTSⅢ型板式无砟轨道层间离缝影响分析

在车辆荷载和温度作用下,CRTSⅢ型板式无砟轨道由于自密实混凝土层与底座板间产生离缝,发生应力集中和局部变形,对无砟轨道服役状态和使用寿命造成明显影响。基于ABAQUS有限元模型,计算车辆与温度不同荷载组合下,层间离缝横向和纵向发展对无砟轨道结构受力变形的影响,探究伤损演变规律和维修限值。研究结果表明:层间离缝宽度小于1.5m,轨道结构受力和变形的影响很小;离缝发展至两侧钢轨正下方后,轨道结构变形和应力均增大明显;离缝长度大于1.2m,对轨道板出现受拉裂缝和无离缝端上翘;正温度梯度荷载对轨道板弯折变形和自密实混凝土层纵横拉应力以及负温度梯度荷载对轨道板上翘和纵横拉应力均有叠加放大效应。     

自密实混凝土技术特点及其在高速铁路中的应用

重点介绍国内外不同行业自密实混凝土技术特点;阐述国内外自密实混凝土常用配合比设计方法特点以及原材料特性和配合比参数对自密实混凝土性能的影响规律和制备要点;对比分析中国大陆、中国台湾、日本、欧洲、英国、美国等国家及地区自密实混凝土标准中工作性能评价方法和评价指标的不同。结合我国高速铁路板式无砟轨道结构(道岔区结构和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构)特点,分析板式无砟轨道结构功能定位对自密实混凝土性能的特殊要求,重点介绍自密实混凝土技术在我国高速铁路无砟轨道结构中的应用历程和现状。工程实践表明,自密实混凝土技术在我国高速铁路中的规模应用较好地完善了自密实混凝土技术体系,推动自密实混凝土技术进步。     

高速铁路下承式结合梁系杆拱桥桥面结合方式

针对高速铁路下承式结合梁系杆拱桥,通过有限元分析,对纵横梁桥面系和密布横梁桥面系2种结合方式、混凝土桥面板不同的分块方式等问题进行研究。结果表明:纵横梁桥面体系在纵横梁交点处存在应力突变,其横梁应力较密布横梁高。对于密布横梁方案,随着混凝土断缝数量的增多,系梁挠度增幅不大,系梁和拱肋内力变化不大,但横梁应力有所降低,混凝土桥面板的整体应力大致呈降低趋势;在施工上,密布横梁体系比纵横梁体系简单方便。对于128 m跨度双线下承式钢系杆拱桥的桥面结合方式,建议采用密布横梁体系,桁距16 m,混凝土桥面板设置断缝,按5节间(25 m 27 m 24 m 27 m 25 m)布置。     

隧道内CRTS Ⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土纵向连续方案研究

隧道内CRTS Ⅲ型板式无砟轨道服役环境较好,既有的单元分段式轨道结构具有一定优化空间。通过ABAQUS有限元软件建立不同长度自密实混凝土纵向连续的轨道结构空间模型,计算考虑轨道结构的横向稳定性及整体温度荷载作用时轨道板和自密实混凝土的受力和变形,研究自密实混凝土的合理纵向连续长度。结果表明:为满足轨道结构横向稳定性和较小的内部应力,推荐3块轨道板长度的自密实混凝土纵向连续;为实现较小的轨道结构变形,推荐自密实混凝土全部纵向连续,且为防止板端横向裂纹出现后自密实混凝土内钢筋屈服,建议自密实混凝土内纵向钢筋在板端位置设置1.5 m的伸缩套管。     

高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道复合轨道板受力特性研究

复合轨道板为高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道的核心部件。基于现场试验开展了复合轨道板自密实混凝土收缩应力、温度翘曲应力及复合轨道板动应力3方面的试验研究,以进一步了解复杂因素作用下复合轨道板的受力特性。研究表明:板下自密实混凝土龄期达到100 d时,其收缩变形趋势逐渐平缓,由约束引起的板下自密实混凝土收缩拉应力约0.7 MPa;研究提出了正温度梯度作用下复合轨道板温度翘曲应力的实用计算式,以及复合轨道板自密实混凝土纵向动拉应力实用计算式,可推算不同温度梯度及动车组作用下复合轨道板承受温度翘曲应力和动拉应力;综合分析表明,在自密实混凝土收缩、温度梯度、列车荷载等因素作用下,复合轨道板承受的静动态拉应力可达4 MPa,应力幅值较大,受力状态较为复杂。     

CRTSⅢ型板式轨道充填层自密实混凝土温度敏感性及对策

自密实混凝土是CRTSⅢ型板式轨道充填层结构的关键材料,其施工性能的稳定对无砟轨道运行期间性能的稳定有重要影响。由于自密实混凝土材料组成的特点,其对环境温度的敏感性较普通混凝土更显著,主要体现在环境温度高时容易出现扩展度损失,造成灌板失败,环境温度低时容易出现扩展度返大,造成混凝土离析,这些均造成了充填层自密实混凝土施工过程的不稳定。本文主要介绍了由于环境温度变化对自密实混凝土施工稳定性的影响及其带来的主要施工质量缺陷,并结合实践经验提出了降低自密实混凝土温度敏感性的针对性技术措施,以期为无砟轨道充填层自密实混凝土现场施工稳定性的控制提供相应技术措施。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道用自密实混凝土粘接性能研究

在CRTSⅢ型板式无砟轨道结构中,现浇的自密实混凝土与预制的轨道板形成复合板结构,共同承受列车荷载。自密实混凝土与轨道板的粘接性能影响着整个轨道结构的平稳性、安全性和使用寿命。本文研究了自密实混凝土坍落扩展度、含气量和胶凝材料用量对自密实混凝土与轨道板粘接性能的影响。结果表明:随着自密实混凝土坍落扩展度的增大,自密实混凝土与轨道板的粘接强度有降低的趋势,坍落扩展度不宜超过690 mm;随着自密实混凝土含气量的增大,自密实混凝土与轨道板的粘接强度有增加的趋势,在满足工作性能和强度的条件下,自密实混凝土的含气量宜取技术条件规定的上限值6.0%;随着自密实混凝土胶凝材料用量的增大,自密实混凝土与轨道板的粘接强度有增加的趋势。     

高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土性能研究

为解决高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道结构高施工性、高平顺性和高耐久性要求,采用具有高流动性、高塑性稳定性和低收缩变形的自密实混凝土作为无砟轨道充填层材料。针对充填层的封闭结构空间和承载功能,并结合设计和无砟轨道结构对自密实混凝土的要求,制备了C30,C40和C50三种强度等级自密实混凝土,进行体积稳定性试验、氯离子渗透试验和单边冻融试验,研究其工作性能、体积稳定性和耐久性能。结果表明:三种自密实混凝土均具有适合板式无砟轨道充填层施工的良好工作性能;其塑性收缩变形均随着强度等级的提高而增大;在水胶比相同和单方用水量相同两种情况下三种自密实混凝土的干燥收缩变形呈现出完全相反的变化规律;三种自密实混凝土均具有良好耐久性,抗氯离子渗透能力随强度等级的提高而降低,抗盐冻性能则随着强度等级的提高而增强。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土技术研究与应用

CRTS Ⅲ型板式无砟轨道是我国具有自主知识产权的新型无砟轨道结构,其结构特点之一是采用了高稳定性自密实混凝土作为充填材料,与轨道板形成复合结构,共同承受列车动荷载。从CRTS Ⅲ型板式无砟轨道复合结构特点及其对充填材料的特殊要求、自密实混凝土性能指标、施工关键工艺以及工程应用等方面详细介绍CRTS Ⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土研究与应用现状。研究和工程应用实践表明,自密实混凝土技术在我国高速铁路建设中具有广阔的应用前景,但也存在一些技术问题有待解决,应进一步加强板式无砟轨道结构用自密实混凝土配合比设计理论、施工技术和实体质量无损检测评估技术研究。     

高速铁路CRTSⅢ型板充填层自密实混凝土灌注车的研制

CRTSⅢ型无砟轨道板的自密实混凝土灌注方式不同于CRTSⅠ、CRTSⅡ型轨道板,需研制CRTSⅢ型无砟轨道板充填层自密实混凝土灌注车。根据CRTSⅢ型无砟轨道板自密实混凝土施工性质,提出了灌注车的系统组成和技术参数,并成功研制出了自密实混凝土灌注车,为施工单位提供了一种针对高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道板充填层自密实混凝土灌注施工的设备。     

郑徐客运专线CRTS Ⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土施工工艺探讨

针对高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道调整层结构特点,在大量灌板试验的基础上,分析了自密实混凝土性能控制指标、灌注方式、轨道板压紧工艺参数、防溢管高度及自密实混凝土养护方式。结果表明:自密实混凝土塌落扩展度650 mm,中间孔灌注效果最优;每块轨道板压紧装置设置数量直线段为4道、曲线段为5道,每个螺母通过扭矩扳手施加80 N·m的力矩比较合理;防溢管高度宜设置为50 cm;自密实混凝土采用养护剂养护较好。     

CRTSⅢ型减振板式轨道垫层刚度限值研究

为研究CRTSⅢ型减振板式轨道减振垫层刚度对自密实混凝土耐久性的影响,应用弹性地基梁-实体有限元模型,以减振垫刚度限值为研究对象,考虑列车荷载与正温度梯度共同作用,计算不同垫层刚度下自密实混凝土的拉应力、裂纹分布及宽度、耐久性损伤度。结果表明,随减振垫层刚度减小,自密实混凝土层拉应力、裂纹数量、裂纹宽度及耐久性相对损伤度均逐渐增大;依据自密实混凝土层耐久性要求,得到减振垫层的面刚度下限值为20 MPa/m。     

跨坐式单轨简支变连续轨道梁设计

目前应用于重庆轻轨较新线二期工程中的连续轨道梁为简支变连续轨道梁,解决了在采用非承拉式的普通盆式橡胶支座的前提下,以大跨径轨道梁跨越路口的问题.从结构体系(包括主梁、横梁、支座等)探讨了跨坐式单轨简支变连续轨道梁设计和施工的主要特点.采用简支变连续的施工方法,可有效控制轨道梁的线形,降低施工对环境的影响.     

CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土充填层施工技术研究

CRTSIII型板式无砟轨道是我国自主研发并具有完全自主知识产权的无砟轨道结构形式。论述自密实混凝土充填层施工工艺流程,从灌注漏斗、轨道板扣压装置和模板装置方面开展灌注工装研究;从轨道板腔湿润工艺、自密实混凝土灌注工艺改进和拆模与养护方面开展灌注工艺研究。通过自密实混凝土工艺性试验和施工改进与完善,确定关键工艺参数。通过揭板检验表明,自密实混凝土充填层施工质量稳定,施工技术满足工程要求。     

高速铁路下承式大跨度系杆拱桥无碴轨道桥面结构形式的对比研究

针对高速铁路下承式大跨度无碴轨道系杆拱桥,通过有限元分析,对桥面结构采用混凝土板与纵横梁半结合方案和全结合方案的动力特性、稳定性和受力性能进行综合对比研究。研究结果表明:与半结合方案相比,全结合方案桥梁刚度较大,尤其是横向刚度;桥梁动力特性和稳定性也较好;系梁承受的纵向力较小,桥面系参与系梁的第一系统作用较大,混凝土板应力水平整体较高,尤其是在端部节间;纵梁面外弯矩及其对应的面外弯曲变形都较小,横梁面内、面外弯矩及其对应的弯曲变形也都较半结合方案的小。建议半结合方案加强纵横梁交接处的局部构造,尤其是横梁与外纵梁交接处;全结合方案混凝土桥面板宜采用高配筋,特别是端部节间。     

客运专线无砟轨道槽型梁承载力破坏性试验研究

预应力混凝土槽型梁是一种适用于公路桥梁、铁路桥梁及城市轨道交通建设的新型下承式开口薄壁结构,对客运专线无砟轨道16 m后张法预应力混凝土简支槽型梁进行足尺承载力破坏性试验,研究槽型梁在荷载作用下的刚度、混凝土应力和钢筋应力。结果表明:槽型梁发生破坏时钢筋实测最大拉应力为213.40 MPa,混凝土实测最大压应力为21.655 MPa,钢筋和混凝土均满足设计要求,且在整个试验过程中,槽型梁表现出了一定的空间受力特性。     

郑州黄河公铁两用桥连续钢桁结合梁施工设计

郑州黄河公铁两用桥首次采用斜桁结构,无纵横梁、无平联混凝土板结合桥面及多横梁、无纵梁正交异性整体钢桥面。其主桥分两联布置,第一联为六塔连续钢桁结合梁斜拉桥,第二联为连续钢桁结合梁桥,钢桁结合梁是桥梁关键技术。介绍第二联连续钢桁结合梁主桁、公路与铁路桥面系结构,分析其施工设计特点和技术优势。利用有限元程序对钢桁结合梁结构进行空间静力分析,提出架设钢梁、安装公路混凝土桥面板、浇筑结合部位微膨胀混凝土,最后形成结合梁体系的施工方案。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道充填层自密实混凝土碳化及力学性能演变的研究

研究了CRTSⅢ型板式无砟轨道结构底座板、充填层和轨道板所用3类典型混凝土材料的碳化性能,并对上述3类混凝土材料单一和复合试件在碳化前后的抗压应力-应变特性进行了实验测试。研究结果表明:与普通自密实混凝土相比,掺入橡胶粉和乳化沥青的自密实混凝土碳化系数显著降低。碳化作用后混凝土底座板、轨道板和普通自密实混凝土充填层材料均呈现韧性降低,脆性增大,但掺入了橡胶粉和乳化沥青的自密实混凝土充填层材料碳化前后应力应变曲线变化不显著,材料的韧性得到改善。当充填层自密实混凝土掺入韧性组分后,由底座板、充填层和轨道板材料组成的复合体(试件)在标养和碳化条件下均呈现较好的韧性,有助于改善CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的动力学性能。     

CRTS Ⅲ型板式无砟轨道层间离缝原因分析

针对CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构轨道板与自密实混凝土层之间的离缝问题,建立有限元模型,分析在温度、自密实混凝土收缩、列车荷载和基础变形作用下的层间受力情况。结果表明:自密实混凝土收缩是引起层间离缝的主要因素,在其收缩率达到4.5×10-4时,可能引起裂纹产生;在列车高频荷载和温度循环荷载作用下层间离缝由外向内扩展。同时,对可能造成离缝的自密实混凝土原材料配比及施工中的养护流程进行了分析。     

穗莞深城际铁路松福路1号特大桥140m钢箱系杆拱结构设计

新建穗莞深城际铁路无砟轨道松福路1号特大桥为钢结构拱桥,主跨采用140 m钢箱系杆拱桥,拱肋、系梁采用钢箱截面。为解决结构刚度不足,梁端转角过大,吊杆亦采用钢箱截面。桥面系为纵横梁体系和预制混凝土桥面板。采用平面模型和空间模型分别进行受力分析计算,对拱肋、系梁、吊杆、纵横梁等结构应力、刚度、稳定性、疲劳进行了控制分析,优化杆件尺寸,取得良好的设计效果。