客运专线桥梁挠曲变形对CRTSⅠ型板式无砟轨道结构受力影响分析

对列车荷载通过桥梁而梁体发生挠曲变形时,CRTSⅠ型板式无砟轨道结构受到的附加挠曲力进行分析。首先推导了桥梁挠曲变形对无砟轨道结构受到的附加挠曲力的计算方法,然后分别对我国时速300～350km、200—250km的几种主要桥梁、上CRTSⅠ型板式无砟轨道的轨道板和底座板受到的附加挠曲力进行计算,为CRTSⅠ型板式无砟轨道的结构设计提供参考。     

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。     

先张CRTSⅢ轨道板张拉技术研究

双向先张法CRTSⅢ型板是具有我国自主知识产权的高速铁路无砟轨道结构,是在总结了日本Ⅰ型板,德国Ⅱ型板,国产道岔板以及后张法Ⅲ型板的优点上开发出来的一种新的无砟轨道结构。通过优化轨道板中预应力体系,采用双向先张预应力结构,既提高了轨道板整体强度,又克服和改变了由于钢厂或PC钢棒生产中因材质缺陷及加工制造工艺瑕疵造成成品板的钢棒"延时断裂"的问题;通过在预应力钢筋端部设置锚固板,既减小预应力的建立起来的长度,又可长久保持预应力值不损失,提高轨道板耐久性;预应力钢筋定尺下料,专用张拉千斤顶单根初张拉,然后整体终张拉,整体同步放张。     

CRTSⅢ型后张板式无砟轨道预应力损失及翘曲影响

CRTSⅢ型后张板式无砟轨道(简称Ⅲ型板)是我国无砟轨道结构的主要形式之一,其轨道板采用双向后张预应力结构,施工及使用过程中预应力损失不可避免。预应力损失影响轨道结构的受力及变形,根据Ⅲ型板预应力特征,计算施工锚固阶段及使用过程中的轨道板预应力损失,分析轨道板预应力损失对轨道结构翘曲变形及翘曲应力的影响,并得到以下结论:(1)Ⅲ型板纵向预应力总损失为158.69MPa,长期预应力损失为82.56MPa,横向预应力总损失为164.98MPa,长期预应力损失为78.62MPa;(2)预应力损失对轨道板翘曲位移影响较小;(3)正温度梯度作用下预应力损失使轨道板受压,应力略有减小;(4)负温度梯度作用下预应力损失导致轨道板受拉,应力有所增加。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道减振层合理弹性模量研究

阐述CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的减振措施,运用有限元软件ABAQUS建立CRTSⅢ型减振板式无砟轨道系统垂向静力计算模型。从轨道板拉应力变化、底座板拉应力变化和橡胶垫层应力变化分析模型计算参数;分析CRTSⅢ减振型板式无砟轨道减振层合理弹性模量的取值范围;建议选取弹性模量大于100 MPa、小于300 MPa,可兼顾轨道板、底座板、减振层等各项力学性能指标。     

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。     

CRTSⅢ型先张预应力轨道板设计及制造技术

为进一步完善板式无砟轨道预应力混凝土轨道板体系和无砟轨道系统技术,开展CRTS Ⅲ型先张法预应力轨道板的系统研究。从CRTS Ⅲ型先张预应力轨道板型式尺寸、预应力体系选择、预应力钢筋选型和结构及接口设计方面进行论述和分析。阐述轨道板"矩阵单元法"生产工艺流程,以及钢筋骨架入模、连接器安装、预应力钢筋张拉、混凝土浇筑及养护和预应力放张及轨道板脱模主要生产工序。为降低建场成本、提高轨道板生产机械化程度和实现关键工装设备的可重复利用,提出应进一步深化轨道板制造技术研究。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道宽接缝开裂对纵连钢筋受力特性的影响

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构作为一种纵连板式轨道结构,通常采用6根精轧螺纹钢筋实现轨道板的纵向连接;但因外部荷载作用易造成宽接缝新老混凝土连接处发生开裂,轨道板内部纵连钢筋应力重新分布,有可能会威胁到钢筋的正常工作。基于有限单元法,运用单元生死技术,建立不同宽接缝开裂状态(完全开裂或未开裂)下含预应力钢筋的桥上CRTSⅡ型板式轨道结构计算模型,研究不同外部荷载作用对纵连钢筋受力性能的影响。结果表明:宽接缝开裂会导致宽接缝位置处钢筋应力的突变;整体温降对钢筋应力的影响最大,降温幅值过大甚至会导致钢筋屈服破坏;正温度梯度对钢筋应力影响较大,会导致宽接缝开裂处钢筋应力的大幅降低;而负温度梯度和列车荷载作用下,宽接缝处钢筋应力变化均不明显。     

CRTSⅡ型板式轨道假缝开裂对轨道受力的影响分析

为分析CRTSⅡ型板式无砟轨道假缝开裂对轨道受力性能的影响,以桥上Ⅱ型板式无砟轨道为例建立模型,应用有限元法,计算分析不同数量和不同深度的假缝裂缝在不同荷载作用下对Ⅱ型板式轨道受力性能的影响。结果表明,对比列车荷载和温度梯度的影响,正温度梯度作用下,假缝开裂对轨道结构的受力影响最大,裂缝深度小于200 mm时,裂缝处混凝土会发生局部受压破坏;裂缝深度达到200 mm时,开裂会导致底座板和砂浆层的连带破坏;随着开裂数量的增加,砂浆层和底座板的应力峰值减小。不同荷载作用下,假缝开裂都会导致裂缝处纵连钢筋应力的突变,但不会导致纵连钢筋的屈服破坏。     

CRTSⅡ型无砟轨道补偿板生产技术

CRTSⅡ型轨道板制造为板式无砟轨道施工技术中的关键技术之一,分为标准轨道板、特殊板和补偿板制造。由于每条铁路线上用到的补偿板的数量少,制作工艺复杂,所以对补偿板很少有单独的论述,但补偿板制造是CRTSⅡ型板式无砟轨道施工过程中不可缺少的关键技术。补偿板的外型尺寸基本同标准轨道板,但它的长度较标准轨道板短,因此用到的钢筋长度、混凝土量、预埋套管与标准轨道板相比都少。补偿板与标准轨道板相比,最大的区别在于采用了单向的单根预应力钢筋张拉法和预埋套筒式的起吊方式。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道板安装技术

CRTSⅠ型无砟轨道板是随着高速铁路发展而发展起来的我国拥有自主知识产权的新技术产品。结合石武客专项目CRTSⅠ型无砟轨道板的施工,重点介绍了CRTSⅠ型无砟轨道板的钢筋混凝土底座、轨道板粗铺、精调、CA砂浆及凸形挡台树脂灌筑等各工序施工控制技术。     

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。     

CRTSⅢ型先张预应力轨道板平面度变化规律研究

CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国自主知识产权的新型无砟轨道结构形式,其双向先张预应力轨道板具有精度高、工艺简单、可工厂化生产等特点,已广泛应用于我国高速铁路工程建设。由于轨道板为长薄型混凝土结构,在运输、储存和吊装过程中,因混凝土预应力、温度应力和重力等影响,易产生翘曲变形,影响轨道板的平面度,增加轨道精调成本。针对CRTSⅢ型先张预应力轨道板在不同施工阶段和不同环境状态下平面度的变化,研究其平面度的变形规律,以期为轨道板制造和铺设提供参考。     

列车荷载-水耦合作用下无砟轨道水平裂纹尖端强度因子有限元计算模型

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构层间裂纹扩展的典型现象,建立列车荷载-水耦合作用下裂纹尖端强度因子的三维计算模型。依据水压力在裂纹表面作用的特点,基于弹性力学及断裂力学原理,引入双协调方程、Westergaard应力函数,得到应力分量及位移分量。把裂纹表面受到均布水压力引起裂纹尖端强度因子增大的问题,简化为裂纹表面受无数集中力时的叠加而引起裂纹尖端强度因子的增大问题。结果表明,CRTSⅡ型板式无砟轨道水平裂纹扩展类型为Ⅰ型,依据Ⅰ型裂纹失稳扩展发生在应变能密度因子S最小方向,确定CRTSⅡ型板式无砟轨道水平裂纹沿着原来的裂纹面扩展。通过ANSYS-Workbench-Fracture Tool平台下裂纹尖端强度因子计算,建立了有限元计算的模型,计算结果合理性通过复合试件拉伸试验得到了验证。     

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。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道底座及凸形挡台施工质量控制

底座板是CRTSⅠ型板式无砟轨道的最基础部分，是轨道板和路基（桥梁）的连接部分，起到承上启下的传力作用。凸台是控制轨道板纵横向移动的最重要设施，它们的标高、内在和外观质量的好坏，直接关系到无砟轨道的整体工程质量和美观。所以，控制好底座板和凸台施工的质量是无砟轨道工程成败的关键之一。     

高速铁路连续梁上CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道温度应力影响研究

温度应力产生的梁端及无砟道床板端纵向位移影响高速铁路轨道结构性能,严重时甚至产生胶结接缘接头拉开、轨距块拉裂以及轨下胶垫窜出等情况,影响行车及轨道结构耐久性。建立有限元计算模型及现场实测,得出升、降温情况下不同形式连续梁、无砟道床板端及钢轨纵向应力情况,对高速铁路连续梁上CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道的养护维修具有指导意义。     

石武客运专线CRTSⅡ型轨道板生产技术

结合中铁二十局集团石武客运专线河南段项目部二分部轨道板厂的建厂和生产情况,介绍CRTSⅡ型轨道板厂的厂房总体布置和8个生产及生活区的建设情况;轨道板生产的设施、设备建设情况;CRTSⅡ型轨道板生产过程中钢筋热缩管加工、焊接接地装置、钢筋网片制做、模板清理、钢筋网片入模、预应力筋张拉、混凝土浇筑、拉毛、养护,预应力筋放张、切割、毛坯板脱模、运输,轨道板翻转、打磨及安装扣件,成品板的出板堆放和检测的技术和物流组织方案。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术

根据CRTSⅠ型板式无砟轨道结构为单元板的特点,提出CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术。通过抬升轨道板并增加填充层厚度的方式,在不破坏轨道结构的条件下对CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降实现天窗内快速维修。通过采用乙烯基树脂和发泡橡胶材料克服了抬板后快速充填和密封两大技术难点,并制定了完善的施工工艺。本文所介绍的维修技术2013年在某线路沉降区得到实际应用,轨道结构抬升精确,效果良好。     

桥上CRTSI型板式无砟轨道施工技术研究

结合沪宁城际铁路桥梁上的CRTSⅠ型板式无砟轨道的施工,介绍了CRTSⅠ型板式无砟轨道底座施工、轨道板铺装、轨道板精调及水泥乳化沥青砂浆的施工工艺、施工方法,为类似工程提供借鉴。