新Ⅱ型混凝土轨枕裂缝的成因与防治

新Ⅱ型混凝土轨枕作为YII—F型轨枕与Ⅲ型轨枕的过渡产品,主要应用于120 km/h的线路中。新Ⅱ型混凝土轨枕在生产制造过程中,由各种原因引起的混凝土裂缝是需尽量解决的质量问题。针对轨枕裂缝产生的原因,提出裂缝的预防措施,对保证新Ⅱ型混凝土轨枕质量、提高轨枕施工水平有借鉴意义。     

基于离散元分析的高速铁路桥上轨枕选型

为合理选择高速铁路桥上有砟轨道轨枕形式,在轨枕形式的综合调研基础上,采用PFC 3D离散元软件,建立了Ⅲ型轨枕、宽轨枕、梯子式轨枕和框架型轨枕的轨枕-道床模型,对高速铁路桥上有砟轨道结构进行了数值分析.结果表明:4种轨枕都具有较大的轨道框架刚度,具备持久保持轨道几何形位和稳定性的能力;宽轨枕和框架型轨枕与道床的接触力分布较均匀,最大接触力也较小,比Ⅲ型轨枕更适用于高速铁路桥上有砟轨道结构.但考虑到框架型轨枕的优势不明显以及尚未开发相应的养护维修设备,建议高速铁路桥上有砟轨道采用宽轨枕.      

轨枕空吊对轨枕动态性能的影响

为研究轨枕空吊对轨枕动态响应的影响,建立了车辆-轨道垂向耦合动力学模型.假设车辆模型为多刚体系统,用Euler梁模拟离散支撑的钢轨,轨枕视为弹性地基上的Euler梁,利用显式积分法求解车辆-轨道非线性动力学方程.结果表明:当轨枕部分悬空或完全悬空时,影响轨枕最大弯矩的位置;轨枕空吊数目越多,轨枕的弯矩越大;轨枕底座的完全悬空对邻近空吊区的轨枕动态行为影响较大.     

框架优化型Ⅲc轨枕道床横向阻力试验研究

为对标准Ⅲc型轨枕进行外形优化及揭示轨枕优化前后道床横向阻力特性,针对Ⅲc型轨枕特定部位增设混凝土加宽（加厚）块,形成3种框架式轨枕,结合道床横向阻力测试实验,分析对比不同道床断面形式下（砟肩宽度300 mm堆高0 m;砟肩宽度500 mm堆高0 m;砟肩宽度500 mm堆高150 m）各框架轨枕与标准Ⅲc型轨枕道床横向阻力数值.研究结果表明:在不同道床断面型式下,各型框架轨枕均能有效增大道床横向阻力,相较于标准Ⅲc型轨枕,A型框架轨枕（轨枕承轨台双翼缘型）可提升道床横向阻力37.8%~50.8%,B型框架轨枕（枕中截面十字型）可提升道床横向阻力25.5%~41.0%,C型框架轨枕（轨枕承轨台下底部加厚型）可提升道床横向阻力13.3%~23.0%.      

有砟道床梯形轨枕横向阻力试验与构成分析

梯形轨枕具有稳定性好、振动小的优点,并能减弱传递给轨道的动荷载,使得梯形轨枕在高速铁路、重载铁路、城市轨道交通中均有较好表现,但是其横向阻力一直未进行系统试验研究. 本文研究了不同砟肩宽度（200、300、400、500 mm）梯型轨枕道床横向阻力,分析了阻力构成,并与Ⅲc型轨枕对比. 结果表明,在砟肩宽度均为500 mm道床上,平肩式梯形轨枕与平肩式及砟肩堆高150 mm、Ⅲc型轨枕相比,阻力分别提升了约55%、14%,并且,平肩式道床砟肩宽度由200 mm增加至500 mm过程中,梯形轨枕道床横向阻力无明显增长,其横向阻力主要由3部分构成,其中轨枕底面与道床摩擦提供约34%,枕心部位提供约47%,轨枕端部提供约19%. 试验表明,采用梯形轨枕,可选用较小截面尺寸的道床,从而大幅节约建设用地及道砟用量.      

轨下连续支承纵向轨枕轨道计算分析

目前工程实践采用的纵向轨枕结构轨下垫和纵向轨枕枕下减振垫的布置模式,一般为2-1-2-1布置(每布置2个扣件布置1个枕下垫)即轨下点支承纵向轨枕轨道模式,文章基于现有的纵向轨枕模型提出设想,设计运用一种新型橡胶减振垫用于填补在钢轨下部,使得钢轨与橡胶减振垫接触并以此分散作用于钢轨上的轮轨力,从而达到减振的效果,建立两种不同的纵向轨枕结构形式的力学简化模型,借助于有限元理论编制程序,对轨下连续支承纵向轨枕轨道和点支撑纵向轨枕轨道进行钢轨和轨枕的受力以及位移大小进行比较,得出纵向轨枕连续支承轨道结构在分散钢轨力和减小钢轨位移具有一定的效果。     

钢筋混凝土轨枕板线路的静力试验研究

文中通过静力试验探讨了轨枕板合理的排列型式和适当的支点间距,轨枕板线路强度静力计算的方法,轨枕板线路的弹性,以及轨枕板线路的优缺点等问题.     

轨枕破坏及养护措施

过去几十年,传统轨枕的破坏极大的增加了轨道养护的费用。缺乏对轨枕破坏的机理的理解成为管控这一问题的主要障碍。本文探讨混凝土轨枕破坏的机理,指出混凝土轨枕易发生轨座破坏,易受荷载和环境影响发生破坏,并提出问题的解决方案。此外,介绍了可以有效代替传统轨枕的新型材料。     

轨道参数对轨道系统导纳特性的影响

利用轨高频振动模型预测了各在数对轨道系统导纳特性的影响,结果表明：道床刚度、轨枕质量和轨枕垫刚度是影响轨道系统二阶共振频率以下共振和反共振的主要因素,随着床刚度增加,或轨枕质量减小,或轨枕垫刚度增加,第一、二阶共振和第一阶反共振频率增加,道床阻尼、轨枕垫阻尼主要影响第一、二阶共振和第一阶反共振振幅,阻尼越大,共振峰值和反共振谷值越平缓。轨枕跨度的变化,最主要要影响与跨相关振型的振动,如第二阶反共振、第三阶和反共振频率 ,其共振或反共振频率随机枕跨距增是降低。     

枕下套靴硬化对预应力配筋弹性长枕强度影响

在对预应力混凝土轨枕进行强度计算时,通常将混凝土轨枕简化为梁单元或建立未施加预应力的混凝土枕空间有限元模型,这种方法无法体现轨枕在实际预应力配筋下的真实应力.本文建立了能够考虑轨枕实际截面尺寸和预应力配筋的新型计算模型,对预应力轨枕受力与变形进行了分析,并与未配筋情况的轨枕受力进行了对比,说明建立这种新型计算模型的必要性.利用新型计算模型,对地铁用长枕套靴式减振轨道枕下套靴硬化对轨枕强度影响的问题进行了分析,得出了枕中裂纹产生原因,并给出了套靴硬化的限值.     

轨枕支撑硬点对轨枕动力响应的影响

采用35自由度的多刚体车辆系统与三层弹性离散点支撑轨道模型,建立了基于Timosh-enko梁模型的车辆/轨道耦合动力学模型,应用新型显式积分法求解其运动特性。考虑钢轨横向、垂向和扭转运动对轮轨滚动接触几何关系的影响,分别由Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论计算了轮轨法向力和轮轨滚动接触蠕滑力。假设轨枕垂向支撑高度沿纵向非均匀分布来模拟轨枕支撑硬点,基于移动轨下支撑模型,分析了不同轨枕支撑硬点个数和高度对系统动力响应的影响。分析结果表明,轨枕支撑硬点对轨枕的动力响应影响显著。当硬点高度为1.0 mm时,最大钢轨/轨枕作用力约为正常状态下的2倍,最大钢轨/轨枕拉力约为正常状态的10倍,这将加速轨枕、轨下垫层及钢轨扣件状况的恶化。而支撑硬点个数对系统动力响应的影响很小。     

予应力钢筋混凝土轨枕

由于铁路线路需要大批轨枕,所以过去曾经有很多专门学者及工程师们企图以钢筋混凝土轨枕来代替木枕,以期达到节约木材的目的。但是,因为普通钢筋混凝士轨枕在列车的动载荷下易于碎裂,所以钢筋混凝土轨枕的使用一直受到限制。这种情况,直到予应力混凝土出现后才得到改善。在混凝土内对钢筋予加应力就有条件使用高强度的混凝土并提高混凝土的抗裂性,这样就消弭了妨碍钢筋混凝土轨枕发展的主要障凝。     

梯形轨枕横向预应力张拉工装设备的研制

梯形轨枕设计有横向预应力,采用PC钢棒作为预应力筋,但国内没有相应的工装设备。为满足工期要求、节省生产成本,自行研制开发了梯形轨枕横向预应力张拉装置,它主要由穿心式千斤顶、拉杆、联接螺母、套筒、夹片式锚具和支撑小凳等六部分组成。介绍了工装设备的结构、工作原理与工作步骤。施工实践证明,利用此装置可以满足梯形轨枕横向张拉的工艺要求,安全可靠,操作简单方便,经济效益明显,为推广轨枕横向预应力施工技术创造了条件。     

摩擦型轨枕道床的横向阻力研究

川藏铁路有砟道床断面尺寸受限，所处环境地震多发、日温差大且变化剧烈，这些情况容易导致横向阻力不足，对无缝线路稳定性和震区轨道韧性提出挑战. 为合理设计轨枕底部设有箭头型凹槽的摩擦型轨枕，并量化其提升无缝线路稳定性与韧性，采用道床横向阻力试验，测量摩擦型轨枕对道床横向阻力增幅情况；合理设计并优化了轨枕底部凹槽，制作了3种不同箭头型凹槽，除去凹槽排列方式不同外，箭头型凹槽面积、尺寸完全一致；并且验证砟肩宽度减小情况下摩擦型轨枕提供的横向阻力是否可以满足川藏铁路运维要求. 结果表明:各型摩擦型轨枕均可增大道床横向阻力，可最少提升横向阻力7%，最高提升21%；单向箭头型双向阻力存在较大阻力值差异，相比于普通轨枕顺向可增大7%，逆向可增大24%，因此在曲线地段铺设时候，应严格注意铺设方向；砟肩宽度由50 cm降低到30 cm，采用单向箭头型轨枕逆向仍然可达到Ⅲ型轨枕砟肩宽度50 cm横向阻力值.      

Ⅲ型混凝土轨枕配置根数的研究

以轨道强度理论（包括静态和动态）及线路稳固性为基础，综合计算、分析了混凝土轨枕配置根数对线路的影响。为Ⅲ型混凝土轨枕配置根数的减少找到了理论依据，并在该枕铺设试验段现场测试的基础上，通过与其它类型轨枕有关的对照，提出了Ⅲ型混凝土轨枕每公里的合理配置根数。     

循环荷载作用下道砟破碎老化的离散元仿真

为从细观力学上反映道砟与轨枕的相互作用机理以及道砟颗粒的破裂过程,建立了道砟-轨枕离散单元模型,对循环荷载作用下道砟破碎老化进行了仿真.道砟由不规则圆盘簇组成,分为不可破裂与可破裂颗粒,并施加单调荷载和循环荷载.结果表明:相同荷载下,加载时轨枕与道砟的接触力大于卸载时;破碎道砟颗粒集中在轨枕下方,道砟颗粒破裂产生的沉降是造成轨枕沉降的主要原因,沉降量随道砟颗粒强度的降低而增大.     

钢棒加强式轨枕道床的纵横向阻力试验研究

为了探究钢棒加强式轨枕的纵横向阻力机理、分担以及钢棒插入深度和砟肩宽度的影响规律，为川藏铁路长大坡道韧性和稳定性增强提供新方法，通过进行一系列纵横向阻力试验得到了钢棒加强式轨枕纵横向阻力的总体特性和分担情况；通过改变钢棒插入深度和砟肩宽度探究了两者对钢棒加强式轨枕纵横向阻力的影响规律. 结果表明:与普通轨枕相比，钢棒加强式轨枕的纵横向阻力都有提高，当砟肩宽度为500 mm，堆高为0，钢棒插入深度为400 mm时，钢棒加强式轨枕纵横向阻力比肩宽为500 mm、堆高为150 mm条件下普通轨枕分别高39.2%和53.7%，枕底部分横向阻力分担比普通轨枕提升8%，纵向阻力提升26%；钢棒插入深度对道床阻力影响较大，在砟肩宽度为500 mm、堆高为0 时，插入深度由100 mm变至400 mm，相较于普通轨枕肩宽为500 mm、堆高为150 mm的工况，纵向阻力增幅由5.1%变至39.2%，横向阻力增幅由6.1%变至53.7%；砟肩宽度变化时，纵向阻力变化较小，横向阻力变化较大.      

复合混凝土铁路轨枕的防腐蚀性研究

采用复合混凝土来设计制造铁路轨枕有效地解决了混凝土铁路轨枕发生钙溶蚀所造成耐久性较差的问题.通过测试复合混凝土材料在酸碱溶液中的吸湿率,发现复合混凝土表层孔隙率较低,在SEM下,复合混凝土表层没有出现明显的腐蚀,说明复合混凝土铁路轨枕具有较高的耐化学介质侵蚀能力,可以大大延长铁路轨枕的使用寿命.     

混凝土轨枕裂损与养护作业

介绍了混凝土轨枕伤损的类型及其原因,并推出了一种适合混凝土轨枕线路特点的养护作业方法。     

未来的新轨枕

多年来，英国在木制轨枕及混凝土轨枕替代品的研发方面落后于其他国家，而现在，I～Plas公司总经理Howard Waghorn先生确信：有关塑料轨枕的新型试验将会创造巨大效益并引领铁路环境保护的新潮流。