双向先张轨道板制造关键技术研究

双向先张轨道板是铁路总公司立项研制的新型轨道板。板内纵横向共有3层预应力钢筋,外层有钢筋笼。预应力钢筋采用定长设计,端头加装锚固板,预应力钢筋在轨道板中不露头,端头用砂浆封锚。轨道板制造工艺设计了矩阵单元张拉坑,连接器、连接杆等专用工装,开发了初张拉设备,全自动控制整体张、放设备,模型自动复位支座等关键工装和设备。流水生产线通过行车、地面轨道车转移物流,生产效率达到24 h周转1次。并用可调承轨台模型实现预制生产直线轨道板和曲线轨道板。     

先张CRTSⅢ型轨道板模具制造技术研究

双向先张CRTSⅢ型轨道板为有挡肩设计,且轨道板在浇筑后无需打磨承轨槽的程序,承轨槽精度全部靠模具制造精度控制,需要轨道板模具具有很高的刚度和制造精度;先张预应力的施加又需要模具具有较高强度。缓和曲线段的轨道板生产时,还需要调整承轨台模具位置使线路曲线地段轨道板承轨槽空间位置符合超高和加宽要求。本文研究了先张CRTSⅢ型轨道板模具各配件加工制造和组装要点,并结合轨道板预制生产过程中的经验,研究了灌浆孔内模和张拉孔内模的优化改进方法。     

单天窗期横向拨轨更换无砟轨道伤损轨道板关键技术创新与实践

针对切轨更换法和抬高钢轨换板法更换轨道板的弊端,提出在不切断钢轨情况下单天窗期内采用横向拨轨换板法更换轨道板的全套技术,并进行理论分析、试验验证及工程实践。结果表明:横向拨轨换板法可实现在不切断钢轨的前提下更换伤损轨道板,避免无缝长钢轨的切割及后续焊缝处易断轨的潜在风险;根据换板区钢轨实际锁定轨温、实测钢轨温度及相关有限元分析与迭代计算等确定拨轨前换板区前后须松开扣件的最小长度,辅以可靠的轨道状态监控,可确保横向拨轨时长钢轨锁定轨温不变、钢轨应变在弹性范围内,无塑性变形或硬弯损伤;轨道板更换施工未对轨道结构动态响应产生不利影响,新轨道板与相邻原轨道板的振动加速度相差不大,满足动车组安全、舒适的运输要求。     

高速铁路CRTSⅢ型先张法预应力混凝土轨道板平面度演化规律

选取单侧承轨面中央翘曲量分别为-1.0～-0.5 mm,-0.5～0 mm,0～0.5 mm和0.5～1.0 mm的CRTSⅢ型双向先张法预应力混凝土轨道板各8块,分别在脱模后3,15,30,60,90,120,150,180 d进行轨道板平面度检测。结果表明:随着时间增长具有不同初始平面度轨道板的中部均呈上拱趋势;同一轨道板两侧承轨面中央翘曲量变化规律及量值基本相当;脱模30 d内单侧承轨面中央翘曲量增长较快,而后增长减缓,90 d左右趋于稳定;脱模3 d单侧承轨面中央翘曲量越小,轨道板平面度越快趋于稳定;相同条件下生产的各类轨道板从脱模3 d至180 d单侧承轨面中央翘曲量平均值增量基本相当。为便于轨道板和钢轨精调,建议水养前、后单侧承轨面中央翘曲量分别按-1.0～-0.5 mm,-1.0～0 mm控制。     

一款新型非对称轨道减振扣件的设计

介绍了一种钢轨内外侧结构非对称设计的新型轨道减振扣件.该扣件由承轨板、橡胶圈和底座三部份组成.其中,承轨板用于安装固定钢轨,底座通过锚固螺栓固定在道床上,橡胶圈将承轨板和底座通过粘接硫化成一个整体.该设计的显著特点是在轨道的横向采取非对称结构,以提高轨道的横向稳定性.对该扣件进行有限元分析计算及静刚度试验,结果表明,减振扣件的垂向刚度与横向刚度达到和谐的统一,既保证轨道安全又能提高扣件的减振性能.     

不同累积概率不平顺状态下轨道板离缝损伤研究

为明晰线弹性模型与非线性损伤塑性模型在无砟轨道不同状态下的适用范围,研究层间离缝纵向扩展过程中轨道板在列车动荷载作用下的损伤萌生扩展规律,基于ABAQUS有限元软件建立CRTSⅠ型板式无砟轨道空间实体模型,以不同累积概率不平顺状态下的扣件支点压力作为荷载激励,分别采用线弹性模型与非线性损伤塑性模型描述轨道板混凝土应力-应变关系,对比分析整体轨道板在2种本构模型下的受力状态,分析其在轨道板-CA砂浆层层间离缝状态下的动力损伤规律。研究结果表明：在轨道结构正常状态下,各累积概率不平顺状态下的轨道板纵、横向拉应力水平较低,可采用线弹性模型简化计算;层间离缝状态下,轨道板上表面将承受较大拉应力而使轨道板受力进入塑性软化阶段,此时可采用非线性损伤塑性模型描述轨道板损伤的萌生、扩展过程。10%～90%累积概率不平顺状态下,轨道板损伤萌生所需离缝纵向长度处于820～890 mm之间,99%累积概率下仅需580 mm。轨道板损伤首先产生于第2组承轨台周围的轨下对应区域,随离缝纵向发展同时向板中与板边扩展直至贯通;轨道不平顺状态越差,轨道板损伤萌生与达到最大拉伸损伤所需离缝纵向长度越小。损伤所产生的塑性...     

CRTSⅡ型轨道板成品板打磨技术研究

针对京沪高速铁路固镇轨道板场CRTSⅡ型轨道板承轨台打磨施工,从轨道板打磨、存放、运输、承轨台打磨数据应用、数控磨床操作技巧、70余种非标设备易损配件储备等关键工序的研究,总结了CRTSⅡ型轨道板成品板打磨生产技术。     

CRTSⅢ型轨道板平整度变化规律分析

为了更好地控制CRTSⅢ型轨道板平整度,以P5600型轨道板为测试对象,对轨道板不同龄期单侧承轨面翘曲量和混凝土抗压强度进行检测,分析其变化规律。结果表明:轨道板脱模后单侧承轨面中央翘曲量小于0.5 mm时,轨道板90 d龄期单侧承轨面中央翘曲量超过偏差限值概率较小;轨道板单侧承轨面翘曲量随龄期的延长而不断增大,但各龄期承轨面翘曲量变化规律基本相同;脱模至水养3 d结束后,轨道板单侧承轨面中央翘曲量增幅较大,随龄期的延长翘曲量增幅逐渐减小;混凝土设计强度比和轨道板单侧承轨面中央翘曲量随龄期的变化规律基本相同。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道复合板横向弯曲试验研究

为研究CRTSⅢ型板式轨道体系中轨道板与充填层形成复合板的复合受力性能,利用与实际工程相同的材料及工艺制作一个足尺CRTSⅢ型板式轨道体系模型,沿横向切割形成单承轨台和双承轨台的轨道板-自密实混凝土(SCC)充填层复合板试件,对试件开展复合板的横向三点弯曲静载试验研究,得到横向弯矩作用下轨道板与充填层的应力分布、变形发展规律及破坏形态。结果表明,横向弯矩作用下复合板试件的受力破坏表现出明显的两阶段特征:界面滑移之前轨道板与充填层能整体协同受力和变形;界面发生滑移后,轨道板与充填层表现出叠合受力的特征。轨道板板底粗糙度、门形筋数量是决定轨道板与充填层界面黏结滑移行为和复合受力性能的两个关键因素。     

CRTSⅢ型轨道板自动化测量创新技术研究

为了实现CRTSⅢ型无砟轨道承轨台测量自动化、数据处理智能化,对轨道板测量中的关键技术进行研究,设计了一套集自动行走测量小车、自动控制系统和计算机数据处理等技术于一体的智能型快速测量系统。通过在小车上设计安装驱动电机,解决了小车在轨道板上的自动行走;通过在车轮体系上设计安装多个椭圆柱形辊子(与车轮轴线呈45°),解决了小车在任意方向上的自由调整;设计了3个激光传感器对承轨台进行检测,解决了小车的精确定位;设计了自适应弹性连接装置和高精度倾斜传感器,解决了测量模具在承轨台上的精准定位及精度检核;通过无线传输技术,解决了全站仪、测量小车及后台管理系统之间的数据实时传输。该研究成果可提高测量工作效率,减少人工测量误差。     

利用数控磨床打磨Ⅱ型轨道板施工工艺

将轨道板承轨台依据设计线路数据打磨成高精度的与设计线型相吻合,并按铺设位置固定排列是Ⅱ型轨道板生产工艺的特点.详细地阐述了承轨台打磨工艺,磨床测量系统的外部检校,以及打磨过程中参数的改动等.     

基于损伤累积和权重参数的重载铁路曲线内轨裂纹萌生特征及剥离掉块分析

基于单轮对荷载作用下钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命的预测方法,结合疲劳损伤累积理论,提出基于疲劳损伤累积的钢轨裂纹萌生寿命预测方法,确定转向架前、后轮对累积荷载作用下重载铁路曲线内轨裂纹的萌生寿命及其特征;构造权重参数,用以表征前、后轮对在内轨裂纹萌生过程中各自的作用权重。采用SIMPACK仿真软件建立C70型货车、LM型车轮踏面、U75V钢轨构成的车辆—轨道模型,预测不同曲线半径、超高、轨底坡和摩擦系数工况下内轨裂纹的萌生寿命、萌生位置和开裂方向、权重参数,并与现场试验进行对比。结果表明:内轨裂纹的萌生要早于外轨,并发生在距离轨顶约2~3mm的轨头次表面,车轮对内轨的磨耗作用不大;在内轨裂纹的萌生过程中,随着轨道条件的变化,轮对的权重取值范围可以划分为3个区域,分别对应前轮对作用权重绝对大和相对大以及后轮对作用权重相对大3类情况;大多数内轨裂纹的开裂方向分布在一定的范围之内,但有少部分裂纹的开裂方向异常且在扩展过程中容易产生剥离掉块。     

基于NURBS的轨道板点云外形尺寸检测研究

CRTSⅢ型轨道板铺装前必须进行逐板检测。因此,如何有效提高轨道板的检测效率及检测精度成为一个亟待解决的问题。三维激光扫描技术作为一项新兴技术,为空间信息的获取提供一种全新的技术手段。以三维扫描仪获取的CRTSⅢ型轨道板承轨台点云数据作为研究对象,在点云预处理的基础上采用NURBS曲面拟合建模,并利用模型建立特征,据此提取承轨台相关核心检测指标。实验结果表明,NURBS模型视觉效果较好且重构精度较高,各检测指标最大偏差均未超过允许值,检测结果具有较高的可靠性,该方法实现了轨道板模型参数的可视化和信息化表达。     

无砟轨道防风沙设计对结构性能的影响分析

兰新二线防水沙设计通过加高轨枕承轨台、增大钢轨下过沙空间避免风区沙石堆积,同时降低支承层厚度以保证结构整体高度不变。通过建立轨道结构力学模型,分析加高承轨台、降低支承层厚度对轨道结构力学性能的影响。分析结果表明:承轨台厚度的增加将引起轨枕挡肩混凝土拉应力增大;支承层厚度的减小将增加轨道各结构层最大拉应力幅值,增大轨道结构在列车荷载作用下的竖向位移。这一防风沙设计方案基本满足无砟轨道设计规范的要求。此外,有必要对轨枕增设补强钢筋,避免轨枕开裂破坏。     

CRTSⅡ型无砟轨道轨道板模板的安装与调整技术

CRTS Ⅱ型轨道板为有挡肩、单向先张预应力板,通过在高精度的钢制模型中浇筑混凝土,经过养护、脱模及自然存放后的混凝土预制毛坯板,然后利用数控磨床依据设计数据对轨道板承轨台进行精确打磨加工,实现高速铁路高精度、高平顺性的要求,毛坯板的制作精度(直线度为±0.3 mm)是保证打磨质量的前提,而模板的安装精度直接影响毛坯质量,以及轨道板打磨的质量和效率。     

城市轨道交通大坡道及小半径曲线地段轨道结构受力和变形特性分析

采用有限元法建立了大坡道及小半径曲线地段的长枕埋入式轨道和浮置板轨道结构模型,分析列车紧急制动下坡通过曲线时的钢轨受力、轨道结构底部支反力及轨道板的位移。结果表明:浮置板轨道结构的钢轨纵向力大于长枕埋入式轨道钢轨纵向力;长枕埋入式轨道结构底部纵向支反力大于浮置板轨道隔振弹簧的纵向支反力,垂向支反力小于浮置板隔振弹簧垂向支反力。列车转向架处于浮置板两端时会引起轨道板垂向位移增大,对剪力铰影响较大;纵向位移自列车荷载作用处向浮置板两端递减,纵向位移最大值约为0.30 mm;列车通过曲线时易引起浮置板向外轨方向发生横向位移和倾斜。     

CRTS Ⅱ型轨道板预制生产线钢筋内应力和摩阻力测定技术

结合京沪高速铁路固镇轨道板场2×42预制生产线的施工经验,系统介绍CRTS Ⅱ型轨道板预应力钢筋摩阻力的产生原因,以及预应力钢筋内应力和摩阻力测定原理、测定方法,为计算确定CRTS Ⅱ型轨道板预应力钢筋内应力,并确保力学性能指标符合设计要求提供一种可供参考的检测方法。     

高速铁路先张法轨道板预应力传递长度研究

预应力传递长度是先张法预应力轨道板结构设计的关键参数。基于直径10mm螺旋肋钢丝与混凝土黏结-滑移本构关系,运用有限元软件ANSYS,分析预应力钢筋端部不设置和设置锚固板时先张预应力轨道板的混凝土压应变、预应力钢筋轴力和滑移区长度,研究预应力钢筋端部设置锚固板对减小预应力传递长度的作用机理。结果表明:锚固板承担了大部分预应力钢筋的张拉力,从而有效减小预应力钢筋和混凝土间的滑移区长度和滑移量,使得轨道板的预应力传递长度也显著减小。在直径为10mm的螺旋肋钢丝端部不设锚固板和分别设置直径为20和40 mm的锚固板,进行轨道板试件传递长度试验,得到的预应力传递长度分别为425,225和225mm,可见设置锚固板后可减小预应力传递长度47.06%;当锚固板的直径达到一定值后,其对轨道板试件预应力传递长度的影响较小;随时间的增加,无锚固板的轨道板试件预应力传递长度呈增大趋势,而设置锚固板的轨道板试件预应力传递长度则相对稳定。     

CRTSⅢ型先张轨道板翘曲变形成因分析及控制措施研究

针对郑徐客专CRTSⅢ型先张轨道板翘曲变形现象,利用ABAQUS有限元仿真软件建立轨道板翘曲分析模型,从轨道板的结构设计(轨道板自身上下不对称)和生产工艺(预应力筋偏位、混凝土收缩、温度梯度、弹性模量不同、模具承轨台约束)两个方面进行了分析,研究了轨道板翘曲变形的原因(轨道板自身的上下不对称、预应力筋偏位、混凝土收缩以及弹性模量不同等因素综合导致轨道板翘曲,其中混凝土收缩是主要原因),从而给出了相应的控制措施(优化模具柔性支座质量、设置模具整体上移量、设置预拱度、洒水养护等措施),取得了良好的控制效果,以期为同类工程提供参考和借鉴。     

高速铁路CRTSⅢ型预制轨道板平面度关键影响参数

针对个别线路CRTSⅢ型轨道板脱模时已存在上拱的问题,建立了轨道板-模板一体化分析模型,研究预应力施加、混凝土收缩等因素对预制轨道板平面度的影响规律。结果表明:预应力及其偏心、轨道板顶面和底面弹性模量差异、养护过程中温度梯度对预制轨道板平面度影响较小,底模承轨槽约束条件下的混凝土收缩是影响预制轨道板平面度的关键因素。轨道板预制过程中混凝土收缩控制试验表明,在保证模板精度条件下,养护过程中补水可显著减小预制轨道板平面度上拱幅值。