CRTSⅡ型无砟轨道板离缝病害分析与整治措施

针对某高铁出现的轨道板上拱离缝现象,考虑车轮动载荷和不平顺序列的影响,对轨道板离缝病害进行仿真分析。利用非线性有限元方法,分析不同离缝下轨道板的变形量以及应力变化,研究离缝对轨道板结构的影响;基于静力学仿真结果利用动力学方法,分析不同离缝下的轨道板、钢轨以及列车的动力学响应,研究不同离缝量对列车运行的影响。结果表明:离缝4～8 mm时会对轨道板造成破坏性伤害,随着离缝范围的扩大至8 mm时,轮轨垂向力及横向力、钢轨位移分别超过极限值170、80 kN以及2 mm;随着离缝量的增加,车辆垂向加速度、脱轨系数及轮重减载率均逐渐超过列车运行的极限值。针对轨道板上拱离缝提出了相应修复措施,通过采用植筋修复方案,使轨道板形变低于2 mm,弯曲应力降低至40 MPa以下,显著改善由离缝带来的不利影响,对提高列车运行的安全性,具有重要的现实意义。     

成灌线某晃车地段CRTS Ⅲ型板式无砟轨道层间离缝整治研究

为了对成灌线某晃车地段采取科学的整治措施,基于晃车地段的无砟轨道层间相对位移和钢轨垂向加速度现场测试数据,分析得到自密实混凝土层与底座板层间离缝导致二者的垂向相对位移达到0. 2 mm以上,是导致该地段晃车的主要原因,并建立有限元模型进行验证。对晃车地段采用离缝注浆修复的整治措施,主要工艺分为切割开槽、钻孔布管、离缝封闭、离缝注浆和侧面防水处理等,整治后的轨检车动态检测数据显示下行线左侧钢轨的轨向不平顺和轨距及轨距变化率不平顺得到改善,证明该离缝注浆整治工艺的有效性。     

板端离缝下CRTSⅢ型板式轨道动力特性研究

轨道板与自密实混凝土层之间的板端离缝是CRTSⅢ型板式轨道的主要伤损型式之一,为分析板端离缝对路基上CRTSⅢ型板式轨道动力特性的影响,建立车辆-CRTSⅢ型板式轨道-路基垂向耦合振动模型,研究不同板端离缝长度对车辆和轨道系统动力响应的影响。研究结果表明:板端离缝将增大车辆和轨道结构的动力响应。当脱空长度超过1.54m时,轨道结构的垂向位移出现拐点,扣件系统上拔力接近允许限值10 kN,板端离缝区域附近的自密实混凝土层所受的垂向压应力增大28.75倍。板端离缝导致自密实混凝土层更易发生劣化,从无砟轨道耐久性方面考虑,建议当CRTSⅢ型板式轨道板端离缝长度达到1.54 m时应及时进行养护维修。     

移动荷载作用下路基上板式轨道动力学特性分析

利用ANSYS软件分别建立了轨道板与混凝土底座对缝及错缝布置的板式轨道结构有限元模型,研究了在各种速度的移动荷载作用下两种轨道布置方式的动力学响应以及路基刚度对轨道的影响。研究结果表明:对于两种布置方式,钢轨位移和钢轨支点压力差别较小;CA砂浆动应力和轨道板垂向位移有一定的差别;路基表面动应力和路基面垂向位移差别较大。     

CA砂浆离缝对桥上CRTS Ⅰ型板式无砟轨道的影响分析

我国高速铁路无砟轨道无缝线路发展迅速,但随着列车的运营,轨道板与CA砂浆层之间常会出现离缝,这将对无砟轨道的长期服役性能产生一定的影响。以高速铁路多跨简支梁上CRTS Ⅰ型板为例进行分析,研究板边、板端、板角、板中4种典型CA砂浆离缝病害对轨道几何形位及对无缝线路受力变形情况的影响。研究结果表明:离缝病害作用下,随着桥轨间温差变大,轨道水平偏差增幅较大,轨道高低偏差最值偏大,并且板端病害对离缝区平顺性影响大。在温度荷载作用下含病害的轨道结构伸缩受力更加明显,尤其体现轨道板、底座板上,其中板边位置的病害受力变形最为明显。在列车荷载作用下在离缝病害区域轨道结构挠曲受力情况变化较大,其中板角及板端病害影响大。根据计算结果建议在无缝线路养护维修时着重检查轨道板及底座板下表面的情况,及要注意检修钢轨正下方病害情况。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道充填层离缝修复技术研究

充填层离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道结构主要的病害形式。在实地调研我国CRTSⅡ型板式无砟轨道充填层离缝病害的基础上,分析了CRTSⅡ型板式无砟轨道结构充填层离缝的主要种类、原因及危害。根据高速铁路无砟轨道结构特点,研究充填层离缝修复材料技术要求。结合现场实践给出了离缝修复工艺,并对离缝修复效果进行跟踪考察。     

层间离缝对车辆-CRTSⅢ板式轨道系统响应影响

研究目的:CRTSⅢ型板式无砟轨道层间离缝不仅影响轨道的动力响应,而且危及行车安全。本文以车辆及层间离缝CRTSⅢ型板式无砟轨道系统为研究对象,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立此系统动力学模型,探讨层间离缝宽度及长度对车体加速度、轮轨力、钢轨位移及加速度、轨道板位移及加速度、底座板位移及加速度等动力响应的影响规律。研究结论:(1)当层间离缝纵向长度为1. 2 m,层间离缝宽度超过1. 5 m时,上述动力响应随层间离缝宽度的增大而增大,车体加速度、轮轨力、钢轨位移及加速度增幅不大,但轨道板位移及加速度、底座板位移及加速度增幅显著,特别是轨道板位移及加速度,较正常状态最大增幅分别为121%和81. 9%;(2)层间离缝横向贯穿后,在离缝长度小于1. 2 m时,对车轨系统动力响应影响较小;在离缝长度为1. 2 m至2. 4 m时,系统各部件动力响应明显增大,当离缝扩展至轨道结构中心位置以后,系统各部件动力学响应增大更为明显,尤其是轨道板位移和加速度,较正常状态最大增幅达到18. 87倍和10. 38倍,在离缝长度等于3. 0 m时,钢轨竖向位移达到2. 45 mm,已超过规范要求限值,所以离缝长度应控制在3 m以内;(3)在层间离缝长度为4. 8 m时,车体竖向加速度达到1. 56 m/s2,已超过规范要求限值,危及列车行车安全;(4)本研究结果可为CRTSⅢ型板式无砟轨道层间离缝养护维修工作及行车安全提供指导。     

CRTSⅡ型轨道板上拱离缝检测方法研究

建立了包含CRTSⅡ型轨道板与砂浆层离缝的无砟轨道结构和CRH2型3节车结构的车辆-轨道空间耦合动力学模型,模拟在不同轨道板与砂浆层离缝量条件下钢轨和轨道板动位移以及轮轨垂向力的变化情况,分析离缝对轨道动力响应的影响以及列车通过离缝区域时轨道变形以及回弹情况。结果表明:在通常状况下,车轮经过离缝区域时与同一节车车体中部通过时相比,钢轨与轨道板动位移存在较大差值,理论上可视为有载荷与无载荷状态的差值。采取在车体中部加装无载荷检测设备,将其检测结果与综合检测列车检测数据对比从而间接寻找轨道板离缝较大处所的方法,理论上是可行的。     

CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基动力响应现场试验研究

为研究运营多年后高速铁路无砟轨道路基振动特性，对沪宁城际高铁路基段进行了现场实车测试。结果表明：板端位置，无砟轨道路基各结构层振动加速度值沿垂向快速衰减，呈指数趋势；板中位置，无砟轨道路基各结构层振动加速度值沿垂向平缓衰减，呈大致线性趋势。路基面和路肩处振动加速度值在板端、板中位置均较为接近；板端特殊位置主要对轨道板和底座板的振动响应有放大效应，且列车速度对板端振动加速度的放大效应最为显著。无砟轨道路基结构中轨道板、底座板振动位移随列车运营速度的变化大致呈线性关系，而路基封闭层和路肩位置振动位移随车速提高变化趋势不明显，与京津、武广、郑西等高铁路基内侧所测动位移分布规律一致。     

CA砂浆层破坏对无砟轨道结构受力特性影响

CA砂浆层掉块破坏是无砟轨道结构运营过程中最突出的病害之一,其破坏程度对无砟轨道结构运营的安全性与适用性具有重要影响。通过采用修正Burgers模型转换Prony级数表征CA砂浆的黏弹性,建立CRTSⅠ型板式无砟轨道结构三维有限元模型,通过模拟CA砂浆层在板端和板中不同区域薄层掉块,研究车轮荷载作用下不同掉块位置、不同掉块大小对无砟轨道结构动力特性和结构位移的影响,分析掉块处轨道结构损伤演变规律和趋势,给出破坏界限建议值,为无砟轨道结构的养护维修提供理论依据和指导。研究结果表明：无论板端还是板中掉块,CA砂浆层破坏造成轨道板垂向加速度、垂向位移和纵向拉应力增幅明显,CA砂浆层掉块边缘位置的压应力急剧增大,而底座板垂向位移及受力逐渐减小;车轮荷载作用下,CA砂浆层板端薄层掉块达到0.912 5 m,板中掉块达到1.25 m时,轨道板的垂向振动和CA砂浆的压应力将会显著增大,应及时对轨道结构进行检修,避免轨道结构破坏快速扩展。     

红层泥岩路基上拱无砟轨道传力杆性能研究

在川中红层泥岩地区CRTS Ⅲ型板式无砟轨道会设置传力杆限制沿线路纵向路基上拱变形,但传力杆对上拱地区无砟轨道的影响规律尚不明确。为了探究传力杆的性能,建立无砟轨道-路基上拱-传力杆有限元模型,在路基底部施加余弦型上拱波形位移作为外部条件,同时在底座板接缝处设置传力杆。将传力杆布置方式、直径、间距作为影响因子,设置无传力杆对照组进行对比分析。针对红层泥岩路基上拱,研究结果表明：1)设置传力杆与不设置传力杆复合板与底座板最大离缝分别为1.14 mm和4.82 mm,底座板与路基最大离缝分别为3.16 mm和5.29 mm,表明传力杆的设置能较好降低最大层间离缝,尤其是复合板与底座板轨道结构之间的层间离缝。2)传力杆布置方式1(中性层均匀布置1排)下底座板板端应力为1.13 MPa,为传力杆布置方式2(上下2层、交错布置)下底座板板端应力2.98 MPa的37.9%,底座板板端应力较小,应力分布均匀。3)复合板与底座板最大离缝、底座板与路基最大离缝及底座板应力在传力杆直径为30 mm时分别为0.82 mm、1.66 mm、3.16 MPa,达到相对较小值。4)随着传力杆布置间距减小、传力杆...     

严寒地区无砟轨道底座板混凝土粉化整治技术

严寒地区无砟轨道底座板混凝土粉化病害已威胁到列车行车安全,须及时整治。本文阐明了严寒地区底座板混凝土粉化主要原因是混凝土抗冻性不足、无砟轨道结构排水不畅及冻融温度过低。根据底座板混凝土粉化的程度,提出了合理有效的整治技术,包括方法、材料和工艺。经对哈大客运专线60 m长底座板混凝土严重粉化试验段整治发现,填充防护层对底座板防护效果良好,其与底座板形成的叠层修复结构状态稳定。     

板式无砟轨道路基翻浆整治效果研究

基床翻浆引起无砟轨道路基不均匀沉降,降低线路平稳性,影响高速铁路行车安全,一般采用注胶工艺对其进行整治。为评价基床翻浆段板式无砟轨道路基注胶整治效果,在沪宁城际路基翻浆工点进行现场行车测试试验,基于动力学响应指标分析方法研究基床翻浆注胶前后无砟轨道路基振动特性。结果表明:基床翻浆导致底座板与基床表层接触状态劣化,并改变无砟轨道路基的支承条件及传力路径,使振动能量垂向传递在底座板-路基面结构层间衰减较多;注胶加固后,轨道板和底座板振动位移、振动加速度、振动速度值大幅减少。其中,底座板是受注胶加固影响较大的结构层,其振动减小较大,列车以速度280km/h通过时,动位移均值从0.31mm减至0.16mm,减少48.4%;振动加速度均值从3.44m/s2减至1.13m/s2,减少67.2%。以上数据表明注胶后路基与底座板接触状态明显改善,路基已恢复参振耗能功能和对无砟轨道的支承作用,且振动波垂向衰减速率变大,列车速度对无砟轨道路基振动特性影响变小,注胶整治效果良好。     

郑徐高铁CRTSⅢ型板式无砟轨道结构服役状态监测

为掌握CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的温度场、受力和变形规律,在郑徐高铁跨京杭大运河徐州特大桥的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构开展监测服役状态监测的基础上,对监测数据进行了统计分析,研究表明:(1)轨道板板中温度高于自密实混凝土层和底座板;(2)轨道板上半部分温度梯度较大,下半部分温度梯度较小;(3)连续梁跨中地段轨道板板端翘曲位移高于板中翘曲位移,板端最高翘曲位移为1.9mm。连续梁梁端地段轨道板板端翘曲位移与板中翘曲位移接近;(4)随着大气温度的升高,桥梁梁缝的相对位移值逐渐减小;(5)轨道板压应力、拉应力大小变化随着温度的升高和降低而相应发生变化。     

CRTSⅠ型轨道板中部砂浆离缝对轨道竖向变形与受力研究

以CRTSⅠ型轨道板中部砂浆离缝为研究内容,采用有限单元法,建立该型轨道结构的弹性地基梁-板模型,分析不同长度和高度的离缝对轨道竖向位移及应力变化情况,结果表明:离缝长度变化较高度变化对轨道结构的竖向变形及应力影响要大;离缝长度在1个扣件间距(0.6 m)范围内时,长度一定,高度的变化对轨道结构的变形及受力几乎没有影响;离缝长度不大于1 m时,高度大于0.42 mm后,离缝区域轨道板处于完全脱空状态。建议在对板中离缝进行养护维修时,应将防止离缝长度的发展作为主要工作,并将轨道板应力作为衡量离缝对轨道板影响的主要指标。     

高速铁路CRTS Ⅱ型板式无砟轨道底座板修复技术

结合高速铁路简支拱桥CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板修复施工,分析底座板病害成因,提出施工方案和技术措施,通过精心安排、合理组织,达到预期效果。在高速铁路运营线上对无砟轨道进行结构修复施工在我国尚属首例,对其他高速铁路无砟轨道结构修复施工具有借鉴意义。     

直线电机地铁轨道结构振动特性研究

以直线电机地铁系统的特点和动力学特征为依据,通过建立直线电机地铁系统横、垂向车辆-轨道耦合动力学仿真模型,计算了不同的轨道结构形式(长枕埋入式与板式)和不同板下支承刚度和阻尼情形下,直线电机车辆与轨道结构的动力响应,并进行了对比分析.结果表明,长枕埋入式轨道结构的车体垂向加速度略大于板式轨道,而板式轨道的钢轨横向加速度以及钢轨垂向位移则要略大于长枕埋入式,板下阻尼值的增大有利于轨道板减振,板下刚度对轮轨力、钢轨位移和电机气隙影响较小,当板下刚度增加时,轨道板的位移值变小但轨道板的加速度值变大.     

无砟轨道层间离缝对时速400 km高速铁路车辆-轨道系统动力特性影响

CRTSⅢ型板式无砟轨道在我国高速铁路中得到了广泛应用,在长期列车荷载与温度等因素共同作用下,轨道板与自密实混凝土层的脱黏与离缝已成为该种轨道结构的典型病害。为研究时速400 km条件下,板边层间离缝对于车辆-轨道系统动力特性的影响,通过建立高速车辆-无砟轨道空间动力学模型,系统分析不同离缝程度对行车系统动态响应的影响。研究结果表明：离缝主要影响轨道结构振动,对车体振动和车辆运行平稳性影响不大;离缝扩张使得轨道板振动位移和振动加速度幅值显著增大,速度提高时其影响更为明显;离缝劣化容易提高轮重减载率,导致轮对振动加速度幅值增大,随着离缝继续扩展至轨下区域,轮轨接触状态逐渐恶化,严重时将危及高速行车的安全性。综合分析表明,既有高速铁路维修标准对时速400 km高速铁路具有一定适应性。     

路基不均匀沉降值对板式轨道动力响应的影响

基于系统动力学和有限元理论,建立荷载-板式轨道力学分析模型,模拟了路基余弦不均匀沉降对板式轨道结构动力响应的影响,分析了不同路基沉降量对轨道板和混凝土底座的动应力和动位移的差异影响。结果表明:在速度为300 km/h的移动荷载下,路基沉降量从0 mm增加到30 mm,混凝土构件的纵向应力、垂向应力、动位移呈先陡后缓的增长趋势,拐点为20 mm沉降量;处于沉降槽起始部位的1号轨道板上表面和位于沉降槽中心的3号混凝土底座下表面受沉降量影响最大,为易发生破坏部位。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥梁差异沉降抬梁整治技术的试验研究

针对采用CRTSⅡ型板式无砟轨道的桥梁墩身差异沉降,开展抬梁整治技术研究。基于典型工点实施抬梁整治,实时监测抬梁过程中轨道结构应力和变形、轨道板和底座板裂缝、梁端纵横向位移变化量,掌握梁体抬升对轨道板、底座板的影响,评估无砟轨道和桥梁结构的安全性能,提出合理的梁体抬升量、相邻梁体位移差、抬梁速度等控制指标,为后续的抬梁提供指导。