国内外预应力钢筋混凝土轨枕荷载弯矩计算标准对比研究

从预应力钢筋混凝土轨枕荷载弯矩的设计计算出发,对比分析了欧洲、北美地区混凝土轨枕设计标准与中国的差异,并结合典型的运营条件,对比了采用不同标准时轨枕荷载弯矩的计算结果。由于国内外轨枕荷载弯矩的计算方法不同,不同截面位置荷载弯矩的计算结果存在差异。基于普速铁路工况,按照北美地区标准计算出的轨枕荷载弯矩高于欧洲和中国标准的计算结果;基于高速铁路工况,按照中国标准计算出的轨枕荷载弯矩总体高于欧洲和北美地区标准的计算结果;基于重载铁路工况,按照北美地区标准计算出的轨下截面正弯矩显著高于欧洲和中国标准的计算结果。     

基于美标的铁路宽轨距轨枕结构设计与计算

研究目的:基于美国相关规范研究1 667 mm宽轨距轨枕的结构设计,根据基本参数和规定,确定轨枕外形设计原则,基于美国AREMA计算方法计算分析轨枕荷载弯矩,根据外形尺寸和配筋,计算分析轨下及枕中截面承载力弯矩及静载试验值等,为轨枕试验提供依据,确定满足美标要求的宽轨距轨枕的基本设计方法。研究结论:(1)设计的宽轨距轨枕其外形尺寸及钢筋用量满足轨枕供货技术要求;(2)根据美标计算方法,确定了设计的轨枕的承载力弯矩和试验荷载值;(3)计算结果表明,轨枕承载力弯矩大于荷载弯矩;(4)轨枕静载试验及疲劳试验表明,轨枕符合正负弯矩试验的要求和抗疲劳要求;(5)计算与试验表明,设计的宽轨距轨枕满足美标的要求和阿根廷铁路项目使用要求。     

40 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕设计研究

我国具有25 t和30 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕的设计和运营经验,但对于40 t轴重重载铁路混凝土轨枕仍缺乏相关技术储备。为配合我国重载铁路"走出去"战略,本文基于对国内外混凝土轨枕设计标准的对比分析,开展了40 t轴重重载轨枕的设计研究。研究结果表明:对于40 t轴重重载铁路典型工况,按照北美地区混凝土轨枕的设计标准计算出的轨下截面正弯矩显著高于按照欧洲和中国标准的计算结果;按照中国混凝土轨枕的设计标准设计完成的40 t轴重重载轨枕轨下截面正弯矩和枕中截面负弯矩承载能力分别为35.6,22.3 kN·m,与适用于25,30 t轴重重载铁路的Ⅲa型、Ⅳa型轨枕相比,该轨枕在质量提高相对不大的情况下,满足设计承载要求。然后按照北美地区轨枕标准的规定进行了一系列室内试验验证,试验结果均满足标准要求。     

基于极限状态法的板式无砟轨道结构检算与优化

以CRTSⅠ型板式无砟轨道为对象,根据Q/CR 9130—2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》计算了路基上预应力混凝土轨道板在列车荷载、温度梯度和不均匀沉降作用下的荷载效应,进行了承载能力极限状态与正常使用极限状态的检算与优化.结果表明:承载能力极限状态下,纵向正、负弯矩受偶然组合控制,横向正、负弯矩受基本组合控...     

国内外预应力混凝土轨枕强度检验标准对比研究

总结国内外预应力混凝土轨枕强度检验标准,分析世界主要国家和地区混凝土轨枕标准体系之间的差异,就混凝土轨枕强度检验项目、支承图式及检验荷载计算方法进行详细对比。分析结果表明,各国混凝土轨枕标准体系、检验项目和支承图式存在差异,我国铁路混凝土轨枕标准对于各型产品检验要求规定比较详细具体,但在标准的系统性和概括性方面仍存在不足。在轨枕强度检验荷载的计算过程中,中国和日本混凝土轨枕强度检验是基于轨枕设计承载能力进行检验,而欧洲和北美地区混凝土轨枕强度检验是基于现场承载要求检验,在混凝土轨枕标准国际化过程中需注意该差异。     

一种地铁用预应力混凝土岔枕的设计与应用

研究目的:结合地铁既有50 kg/m钢轨7号单开道岔和60 kg/m钢轨9号单开道岔的结构特征,建立地铁岔枕荷载弯矩的计算模型,分析在移动荷载作用下岔枕荷载弯矩的变化规律,得出相应的岔枕荷载弯矩值。在此基础上,按照我国预应力混凝土轨枕设计方法,开展地铁用混凝土岔枕的设计、试验研究工作,以满足地铁道岔的使用要求。研究结论:(1)预应力混凝土岔枕的设计承载正、负弯矩分别为18.8 k N·m和16.7 k N·m,满足设计要求;(2)岔枕截面由预应力产生的混凝土法向应力、设计荷载作用下受压区混凝土压应力均符合标准要求;(3)室内静载抗裂试验和疲劳试验结果均满足承载要求;(4)本文研究对预应力混凝土岔枕的设计具有一定的参考意义。     

CRTSⅠ型无砟轨道板预应力筋破坏所致附加荷载的影响分析

针对CRTSⅠ型无砟轨道板在运营过程中出现部分预应力筋破坏的现象,本文建立CRTSⅠ型无砟轨道板及其预应力分析模型,对不同位置、不同数量纵横向预应力筋破坏引起的轨道板附加荷载进行计算分析。计算结果表明:纵向预应力筋的破坏会带来轨道板附加弯矩,引起轨道板翘曲变形;预应力筋破坏对纵横向应力峰值影响较小;轨道板整体预压力随着预应力筋破坏数量的增加而减小,其中预压力在端部损失较明显,轨道板中部由于层间黏结约束,预压力损失小于端部。预应力钢筋应力计算结果显示,预应力钢筋受力基本不受相邻预应力筋破坏的影响。     

35～40 t轴重重载铁路有砟轨道结构方案及试验研究

基于国外重载铁路现状,并结合前期研究成果,提出了35～40 t轴重重载铁路有砟轨道结构方案。在高速铁路轨道技术国家重点实验室铺设了有砟轨道实尺模型,通过轨道结构刚度试验、荷载垂向传递试验获得了35～40 t轴重有砟轨道的轨道刚度、枕上支点压力、枕下0.55 m和0.95 m位置基床压应力;通过钢轨倾翻试验得知轨道结构在垂向荷载400 kN、横向荷载165 kN同时作用下,重载扣件安全可靠,轨道结构稳定,验证了该轨道结构具有良好的防钢轨倾翻性能;通过轨枕荷载弯矩试验验证了重载轨枕在垂向荷载单独作用、垂向和横向荷载耦合作用等不同的荷载组合工况下,轨下截面弯矩以及枕中截面弯矩均有一定的安全余量,轨枕强度能够满足35～40 t轴重铁路的承载要求。     

30t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕设计研究

结合我国重载铁路的运营特点,在前期研究成果的基础上,开展了30 t轴重重载铁路混凝土轨枕的设计、试验研究工作,并按照北美铁路工程和维修协会(AREMA)的相关规定进行对比分析。研究结果表明:新型重载轨枕能够满足30 t轴重线路的承载性能要求,同Ⅲ型枕相比,轨下截面正弯矩和中间截面负弯矩承载能力分别提高了18.5%和23.3%;新型重载轨枕能够满足国内标准及AREMA的相关试验要求,且具有较大安全余量,表明其达到北美重载线路用混凝土轨枕的承载水平。     

南京地铁机场线预应力混凝土长轨枕结构设计

根据南京地铁机场线的主要技术标准,详细介绍埋入式预应力混凝土长轨枕的结构设计,包括外形选择、外弯矩计算、轨下及枕中截面承载力计算、静载试验值计算等,确定了整体道床埋入式预应力混凝土长轨枕的基本设计方法,为今后其他线的长轨枕设计提供参考。     

纵向轨枕式无砟轨道界面裂缝对轨道力学性能的影响

纵向轨枕轨道结构改用预制混凝土纵梁连续支撑的结构设计,故预制轨枕与道床板的新旧混凝土界面是结构稳定分析不可回避的因素。为了分析新旧混凝土界面对整体结构的影响,并为纵向轨枕式无砟轨道设计提供相关参考,通过建立纵向轨枕式无砟轨道的二维有限元计算模型进行研究。结果表明:纵向轨枕式无砟轨道在列车荷载和温度变化作用下,轨枕与道床板界面附近会出现纵向裂缝,并裂缝加快扩展。界面裂缝对轨道内部应力分布影响很大,对钢轨扭转有一定影响。     

重载铁路有砟轨道用弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法研究

在重载铁路有砟轨道区段铺设弹性轨枕可有效降低轮轨相互作用,减缓桥隧区段道砟粉化,从而延长轨道结构养护维修周期。有砟轨道弹性轨枕枕下垫层静刚度值是结构体系中的重要参数,直接影响弹性轨枕的应用效果。我国早期制定的标准中弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法不尽合理。本文在总结对比国内外标准的基础上,结合室内试验,对弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法从枕下垫层静刚度大小的评估方法、试件的制作及支承状态、静刚度计算时荷载取值范围三个方面进行了优化,可为我国重载铁路有砟轨道弹性轨枕结构设计提供参考。     

中俄高速铁路有砟道床技术条件分析——时速350 km高铁设计参考与借鉴

为厘清中俄高速铁路有砟道床技术条件差异及其内在原因,通过对两国不同轨距高速铁路有砟道床设计规范及技术条款进行分析,针对莫喀高铁和京张高铁(350 km/h)运营要求,考虑到轨距、温度变化不同因素影响,所得主要结论如下:(1)道床砟肩宜采用无堆高形式,道床边坡宜采用1∶1.75,加强道床夯实。道床厚度宜采用35 cm,如在桥隧地段、路基基床表层采用沥青层、弹性轨枕可降低为30 cm;(2)结合欧洲高铁经验,道床纵向阻力不应小于14 kN/枕,横向阻力不应小于12 kN/枕,可满足时速350 km要求;(3)时速350 km及其以上必须进行飞砟设计和措施研究;(4)时速350 km须进行轨枕设计,可通过形状和尺寸方式。由于轨距不同,建议莫喀高铁轨枕长度采用2.7 m、京张高铁采用2.6 m。     

复合轨枕有砟轨道温度 适应性试验研究

针对复合轨枕线膨胀系数较大的特点,在步入式高低温室内铺设复合轨枕有砟轨道实尺模型,对轨道施加温度荷载,研究其温度适应性。试验中测试了不同温度下的轨距、轨枕长度变化量、钢轨和轨枕的温度。研究结果表明:复合轨枕随温度变化热胀冷缩现象明显,进而引起轨距变化,环境温度变化10℃,复合轨枕有砟轨道轨距变化约0.78～0.81 mm。建议复合轨枕有砟轨道最好铺设在较恒温地区,如隧道内;若在高速铁路中铺设,复合轨枕年温差最大应不超过50℃,同时要注意控制铺枕温度。本文的研究可为复合轨枕的进一步推广提供技术指导。     

大跨钢桥上合成树脂轨枕轨道受力特性及参数研究

与传统有砟轨道或无砟轨道相比,在大跨钢桥上铺设合成树脂轨枕轨道可大幅度减轻桥梁二期恒载,降低桥梁造价。根据大跨钢桥上合成树脂轨枕轨道的结构特点,建立有限元分析模型,对比分析合成树脂轨枕轨道和有砟轨道的受力特性,对树脂轨枕截面尺寸进行了研究。分析表明:在列车荷载作用下,合成树脂轨枕轨道中钢轨和轨枕的下沉较有砟轨道小,轨距变化量较大,但符合行车要求;树脂轨枕宽度、厚度和支承宽对轨道位移和轨距变化量影响较大,需考虑行车安全和经济性,结合桥梁结构设计方案综合确定。     

弯剪开裂后预应力混凝土梁承载能力试验研究

某预应力混凝土简支箱梁桥在L/4跨径处梁体腹板出现较多弯剪裂缝。本文基于荷载试验及理论分析的方法对该桥进行状态评估,对梁体腹板裂缝形态、数量及分布规律进行了统计分析;通过静载试验测试跨中正截面承载能力和斜截面开裂处钢筋应力,通过动载试验测试梁体腹板开裂后结构刚度,对开裂梁体的正截面及斜截面承载能力进行评估,并结合理论计算分析腹板斜截面裂缝产生的原因。研究表明:对于预应力混凝土简支箱梁桥,在结构的正截面承载能力及结构刚度尚能满足设计要求的情况下,不能排除斜截面承载能力不足,需要引起重视。     

混凝土轨枕承载能力影响参数分析

本文提出的非均匀支承条件变截面弹性地基梁法，能计算不同的地基支承条件，各种结构型式尺寸以及各种荷载组合情况下的轨枕承载能力，从而能模拟混凝土轨枕的实际工况，并获得最佳参数。推荐的方法对新型混凝土轨枕的研究设计具有实际意义。     

预应力混凝土枕枕中截面静载试验方法分析

根据预应力混凝土枕的枕中截面静载试验时轨枕放置方向的不同,以及我国现有轨枕静载试验机加载方式的不同,分析并换算出各种加载方式的实际荷载检验值,从而确保枕中截面静载试验负弯矩检验值的准确与合理。     

委内瑞拉北部铁路用WT-1型扣件试验研究

研究目的:为了验证委内瑞拉北部铁路用WT-1型扣件系统的各项性能是否符合其设计技术条件,本文参照《铁路应用-轨道-扣件系统试验方法》(EN 13146:2002),对WT-1型扣件系统进行纵向阻力、抗扭弯矩、绝缘电阻等系列验证试验。研究结论:(1)试验组扣件的纵向阻力为11.3 kN,夹紧力为20.64 kN;(2)试验组扣件的抗扭弯矩大于48.7 kN·m/rad;(3)经过300万次的疲劳试验,试验组扣件的平均动刚度、平均垂向静刚度、纵向阻力及夹紧力的变化值分别为16.62%、12.5%、11.5%和9.2%;(4)试验组扣件的组装电阻为31.42 kΩ;(5)经过300 h盐雾试验,试验组扣件可拆卸、无损坏、能重新组装;(6)试验组扣件预埋套管可承受至少60 kN的荷载作用,且螺栓孔周围混凝土未发现裂纹;(7)试验结果均满足《铁路设备-轨道-扣件系统的性能要求第2部分:混凝土轨枕的扣件系统》(EN 13481-2:2002)的各项要求;(8)本文研究结果可以为有砟轨道扣件系统的设计和试验提供一定的参考。     

现代齿轨铁路有砟道床阻力及轨道力学特性

齿轨铁路具备优越的爬坡性能,国外多铺设于山区旅游线路,我国尚无应用。针对齿轨铁路线路坡度大的特点,基于离散单元法建立大坡度有砟道床离散元模型,研究道床纵向阻力随坡度变化规律,并以所得结论为基础,建立齿轨铁路空间耦合有限元模型,对Strub模式齿轨铁路轨排稳定性及结构受力变形进行计算分析。研究结果表明:(1)道床纵向阻力随轨道坡度的增大而呈现余弦规律衰减,对齿轨铁路进行设计时,应对其进行重点考虑;(2)当5节车编组、轨道坡度25%时,轨枕弯矩最大值1.53 kN·m,不会对轨枕造成破坏;(3)轨枕最大位移量为0.79 mm,轨排结构不会失稳;(4)齿轨纵向位移峰值0.82 mm,齿轨最大应力位于齿根部位,峰值为75.8 MPa,齿轨满足要求强度。