铁路混凝土工程钢筋机械连接疲劳性能试验研究

基于"等强度连接"设计原则,采用常用3种直径的钢筋,结合螺纹接触力学计算与加工难易程度,选定疲劳性能试验研究的连接件规格,并进行疲劳性能试验研究,得出如下结论:(1)除Φ32mm、P=3.0mm镦粗直螺纹连接接头的结果不满足100MPa应力幅、200万次疲劳循环试验外,其余连接件均能满足要求,且滚轧直螺纹连接组件的S-N曲线最为平缓,疲劳性能最好,挤压型连接形式次之,镦粗直螺纹连接形式效果最差;(2)从螺距上比较,2.5mm螺距的连接形式得出S-N曲线最为平缓,疲劳性能较好,2.0mm、3.0mm基本相当;(3)当采用所有的试验样本进行S-N曲线回归分析后,曲线的斜率为-0.20662,与欧洲规范规定斜率-0.2误差3.31%,连接件设计合理,工艺可靠;(4)疲劳断口多发生在连接件之外钢筋母材的第一圈螺纹处,与滚压、镦粗和挤压对钢筋母材的影响规律一致。实际应用时,可参考归一化分析的S-N曲线,选定合理的疲劳强度及疲劳寿命,确保结构的疲劳性能满足使用要求。     

铁路工程应用高强钢筋后裂缝宽度计算试验研究

为了研究高强钢筋对铁路桥涵混凝土构件裂缝宽度计算的影响,并验证文献[2]裂缝计算的适用性,对36根配置高强钢筋的混凝土构件进行了试验研究,通过32根构件的静载受弯试验和4根构件的重复荷载试验对该类构件的裂缝变化情况进行了观测和记录,结合收集到的部分同类试验数据,对构件的裂缝宽度计算进行了统计分析。试验结果表明:该类构件裂缝开展情况同普通钢筋混凝土构件一致,疲劳荷载作用下构件的裂缝宽度则随着重复加载次数的增加而增加,初期增长较快,后期趋于稳定,但是该类构件的裂缝宽度实测值与文献[2]计算存在一定偏差,利用收集到的高强钢筋裂缝数据对文献[2]中裂缝计算进行重新修正,提出的公式适用性良好,可以作为铁路工程应用高强钢筋裂缝计算的参考。     

铁路桥梁工程应用高强钢筋经济性分析

铁路桥梁工程常用的HRB335级钢筋已淘汰使用。由于铁路行业设计标准中缺少HRB400、HRB500高强钢筋相关设计参数,给高强钢筋在铁路工程中的推广应用带来困难。以高强钢筋试验提出的钢筋疲劳强度公式为基础,对客货共线和重载铁路简支T梁、高速铁路简支箱梁以及桥梁下部结构采用高强钢筋后的经济性进行对比分析,研究表明,桥梁采用高强钢筋后经济性更好,尤其是高烈度地震区经济性显著提高。     

高速铁路无砟轨道用预应力钢棒疲劳性能试验研究

高速铁路无砟轨道结构中的钢筋疲劳性能是影响无砟轨道结构耐久性的关键因素。针对CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道预制轨道板采用的预应力钢棒,设计了漏斗形试件,首次采用高频疲劳试验机对预应力钢棒母材进行疲劳性能试验。试验结果表明：预应力钢棒的S-N曲线呈整体连续下降趋势;疲劳次数Nf 在1×106周次之前,随疲劳次数增大,应力幅值降低较为明显;疲劳次数 Nf 在1×106周次之后,应力幅值降低速率逐渐变缓;同时,采用基于 Miner 线性损伤理论的有限元法对预应力钢棒疲劳寿命进行计算分析,计算结果与试验结果吻合良好。试验所得预应力钢棒母材的疲劳寿命曲线,可为高速铁路无砟轨道结构耐久性研究、预应力钢棒合理选材和设计提供依据。     

动荷载下钢筋接头直螺纹连接研究

北京南站轨道层板为地下室顶板,钢筋接头总量约为50万个,轨道层直接承受动荷载(列车轨道)。研究动荷载下直螺纹连接的可行性,对连接HRB335级钢筋的接头进行了应力为100 N/mm2,最大应力为180 N/mm2,最小应力为80 N/mm2的200万次循环加载试验。然后进行深化设计直螺纹连接接头和连接套筒,连接方案经过专家论证后在本工程成功应用,达到良好效果,结合该工程,为钢筋直螺纹连接技术在国内桥梁,特别是在铁路桥梁施工中的广泛应用提供了借鉴。     

激光焊接技术在不锈钢车体材料焊接中的试验研究

对城轨车辆不锈钢车体材料EN 1.4318和00Cr17Ni7的母材及其激光焊接接头的力学性能和疲劳性能进行试验研究,试验结果表明采用光纤激光焊接制备的焊接接头常规力学性能优于MIG焊焊接接头,疲劳性能接近母材,并且随着搭接焊缝的长度增加,焊接接头表现出的单位长度剪切强度越高。     

16MnR板材十字接头超长寿命疲劳极限的测定

疲劳破坏是铁道车辆焊接构架的主要问题,而国内焊接结构超长寿命的疲劳性能数据尤其缺乏.随着铁路高速、重载的发展,对我国现有超长寿命区间焊接结构的疲劳性能测定意义重大.作者利用瑞士RUMAL电磁高频疲劳试验机测定16MnR板材十字单面焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能,并采用标准法和Dixon-Mood法对测得的试验数据进行处理,整理出十字单面焊接接头在超长寿命区间的疲劳极限,这些结果可以为焊接结构的可靠性设计及服务寿命估计提供试验数据基础.     

考虑耐久性损伤的钢筋混凝土梁疲劳寿命试验研究

为研究主筋锈蚀、混凝土碳化等耐久性损伤后钢筋混凝土梁的疲劳性能,对1根钢筋未锈蚀静载对比梁、1根钢筋未锈蚀疲劳加载对比梁、4根钢筋锈蚀疲劳加载试验梁和4根混凝土碳化钢筋锈蚀疲劳加载试验梁进行了试验。试验梁钢筋平均锈蚀率均按6%、8%、10%、12%设计。结果表明:随着试验梁受力主筋锈蚀率增加,试验梁疲劳寿命显著降低,破坏形态由纵筋疲劳断裂演变为受压区混凝土沿梁纵向锈胀开裂,疲劳荷载作用后受压区出现纵、横、竖3个方向裂缝贯通混凝土崩裂并最终受压失效。试验梁最大跨中挠度随着锈蚀率的增加和疲劳加载次数的增加逐渐增大,试件梁抗弯刚度显著劣化。通过理论分析和试验结果拟合,提出以分段线性函数描述试验梁疲劳寿命与锈蚀率之间的关系,即以临界锈蚀率为界建立基于不同钢筋锈蚀率的锈损钢筋混凝土梁分段线性疲劳寿命预测模型。     

桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋S-N曲线试验研究

研究目的:HRB500钢筋是桥上纵连板式无砟轨道中的主要受力钢筋,其在服役期间的疲劳特性是工程界十分关注的问题。为研究桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋的疲劳性能,本文首先进行HRB500钢筋的静力拉伸试验,在此基础上,对7种不同应力水平下HRB500钢筋进行对称拉压循环荷载下等幅疲劳试验。研究结论:(1)根据试验结果拟合得到了HRB500钢筋的S-N曲线;(2)依据相关规范对铁路工程结构物可靠度指标和纵向连接钢筋疲劳强度折减系数的相关规定,并参考英国BS 5400规范关于钢筋长寿命区S-N曲线的外推方法和由中值S-N曲线推导不同概率S-N曲线的相关规定,得到了可靠度指标4.2的适用于桥上纵连板式无砟轨道钢筋疲劳寿命预测的HRB500钢筋S-N曲线;(3)本研究成果可以为桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型的建立提供试验依据。     

车轴模拟疲劳试验机的研制

结合车轴的特点提出了车轴模拟疲劳试验机的技术要求,对试验机的传动加载系统及测量控制系统进行了方案设计。采用测量控制系统进行实时动态检测及应用试验软件,提高了车轴模拟疲劳试验机的精度、自动化水平及操作方便性。     

高速铁路弹条疲劳对其扣压力的影响

高速铁路弹条长期在循环荷载作用下工作,不可避免地出现疲劳,弹条的疲劳将对其扣压力产生影响。本文以WJ-7型扣件弹条为例,首先对弹条进行静力试验分析,运用应变电测法测量出弹条在不同的安装预紧力作用下其危险部位的等效应力大小,得出弹条较为合理的安装预紧力为25 kN;然后使用疲劳试验机对弹条施加3种循环荷载分析其扣压力的损失,并根据疲劳试验结果给出了不同循环荷载作用下弹条扣压力与弹条中圈位移间的关系式。     

铁路工程建设信息化测试方法的研究

结合铁路工程建设信息化产品的特点和测试实践,对Web应用、移动端应用和接口的测试方法、技术进行探索与研究。归纳总结了常用的功能、性能、安全测试的方法,形成适用于铁路工程建设信息化产品的测试方法,从而确保铁路工程信息化产品的安全、可靠、稳定运行。此研究成果已应用于铁路工程建设信息化系列产品测试,为提高产品的测试水平提供参考。     

两种不同环境下预应力混凝土梁疲劳破坏试验对比分析

以我国目前普通铁路既有线上32 m跨度全预应力混凝土简支T梁为工程背景,通过12片1/6预应力混凝土模型梁非腐蚀环境和腐蚀环境下疲劳试验,对预应力混凝土梁疲劳破坏形态进行研究,对其破坏机理进行分析,结果表明非腐蚀环境下,恒、活载跨中弯矩在0.45Mu时为配筋合适的预应力混凝土梁疲劳破坏时的临界荷载点(Mu为跨中静载极限弯矩,临界点以疲劳寿命为200万次进行定义),超过该临界点后,需要适时加固;腐蚀环境下,梁底普通钢筋锈蚀后(预应力筋不锈蚀),疲劳损伤程度随锈蚀率增大而增大,锈蚀率越大疲劳寿命越短;锈蚀率7%为腐蚀疲劳破坏的临界点(临界点以疲劳寿命为200万次进行定义),超过腐蚀临界点以后,需要对预应力混凝土梁进行加固。两种不同环境下预应力混凝土梁疲劳破坏试验对比分析结果表明,预应力混凝土梁中非预应力筋虽然对静载承载力贡献不大,但是对疲劳抗裂作用明显,设计中应保证非预应力钢筋配置充足,包括充足的细密的箍筋、侧面纵向补充钢筋和梁底纵向抗裂钢筋、锚下螺旋钢筋等非预应力筋,以便分散裂缝宽度,提高疲劳破坏时的延性。     

新型轨道车辆抗侧滚扭杆轴用钢50CrVE的研究

研究开发了一种新型的轨道车辆抗侧滚扭杆轴用钢50CrVE,对其进行了相关的试验研究,结果表明:该材料组织均匀,非金属夹杂物含量少,淬透性优越,完全可以达到国标特级优质钢的要求.采用该材料制造的抗侧滚扭杆具有高的疲劳寿命和高的弹性极限.     

基桩完整性检测技术问题的探讨

研究目的:铁路客运专线建设标准高,技术、质量要求严格,需要对桩基工程质量的快速检测技术进行研究总结,提高检测质量与效率。研究结果:从影响基桩质量检测结果的技术人员素质、方法选择、过程操作、管理等方面,提出了较合理地解决基桩完整性检测常见问题的技术方案。     

运营高速铁路路基无砟轨道抬升注浆材料性能研究

为保证运营线高速铁路路基段沉降无砟轨道抬升用高聚物注浆材料的性能满足工程要求,并确保其不会对环境造成污染,通过系统的疲劳性、耐久性以及浸水后有害离子测试试验对无砟轨道抬升用高聚物注浆材料的抗疲劳性能、耐化学侵蚀、耐老化性等耐久性能和环保性能开展系统研究,并进行工程应用效果验证。研究结果表明:高聚物注浆材料在疲劳荷载作用下残余变形小,具有良好的尺寸稳定性;耐化学侵蚀性和耐老化性优良,强度保持率70%以上,环保性能好,高聚物注浆材料长期埋入地下时不会对环境造成影响;工程实体取样验证表明高聚物注浆材料耐久性能与环保性能均满足设计要求,有效保持了抬升后无砟轨道结构的稳定性。     

高速铁路运营期间CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板断裂修复技术

运营期间的高速铁路无砟轨道维修时间紧,施工安全风险高、难度大。结合某高速铁路运营期间CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板断裂问题,比选了揭板彻底修复和横联帮宽底座板两种技术方案,通过模拟现场工况进行了工艺试验。工程实践证明揭板彻底修复技术能够满足运营期间高速铁路维修施工的要求,可以为类似问题的修复施工提供参考。     

高速铁路桥梁雷达非接触测试技术研究

研究目的:我国高速铁路已超过3万公里,桥梁里程占比较大,桥梁数量众多、桥型多样、结构复杂,未来将面临大规模的检测和养护任务。因高速铁路的封闭式运营,桥梁检测的安全性及时效性要求较高,亟待研究发展线外远程非接触的测试技术,为高速铁路安全运营提供技术保障。研究结论:(1)差分干涉微波雷达具有连续、动态、远距离非接触和全天候、全天时等优点,能对高速铁路桥梁的结构参数进行在线监测;(2)在保证铁路正常运营的条件下,在线路外对武汉天兴洲长江大桥拉索频率以及铁路层桥面动态挠度进行了监测,取得了较好的效果,具有推广借鉴意义;(3)雷达对多根拉索的中部动态形变同步进行有效测试,振动信号显著及频率分辨率高,不仅能够提取拉索本身各阶频谱,而且能够准确提取桥梁结构整体的模态频率;(4)雷达测试技术可广泛应用于高速铁路桥梁结构力学参数的在线诊断,对结构的健康状态进行评估。     

高速铁路无砟轨道底座板整体抬升方案设计及试验研究

针对高速铁路部分线路路基沉降造成无砟轨道结构整体下沉这一现状,提出通过整体抬升板式无砟轨道底座板而后实施板底注浆的整治方法。通过数值模拟和结构力学计算确定抬升方案,并分别采用等比例模型和短尺寸模型进行现场试验,试验结果验证了方案的合理性和可行性,从而为下一步的上道施工提供理论和实践依据。     

基于地基雷达的高铁简支箱梁运营性能检定

针对高铁桥梁运营性能参数传统测试方法存在的数据采集设备安装困难、数据传输不稳定、工作效率低等问题,运用地基雷达非接触、高精度、高频率测量技术,对京沪高铁31.5m预应力混凝土双线简支箱梁进行运营性能检定。结果表明:在动车组时速为300km以上、载客运行状态下,检测得到该桥梁体的自振频率为6.823Hz,挠跨比为1/7 150~1/9 450,梁端转角为0.33‰~0.43‰;单线运行条件下梁体竖向振幅为0.13mm,横向振幅为0.07mm;实测动力系数小于运营动力系数;基于地基雷达的检定结果与传统方法检定结果相吻合;简支箱梁的运行性能参数与相关规范规定的通常值相接近;采用地基雷达能够方便、快速、高效地检定出高铁桥梁的梁体自振频率、梁体跨中挠度、梁端转角、运营动力系数、跨中竖向振幅和横向振幅,为我国高铁简支箱梁运营性能检定提供了新的方法。