现浇双块式无砟轨道板裂缝控制机理和预防措施

混凝土裂缝是工程中普遍存在的质量通病。对混凝土裂缝出现的机理、无砟轨道轨道板出现裂缝的原因进行了分析,并制订了一系列措施,以控制无砟轨道轨道板混凝土裂缝的出现。     

列车竖向荷载与CA砂浆离缝对CRTSⅡ型板式轨道开裂的影响分析

无砟轨道结构轨道板裂缝和结构层间离缝会导致结构性能退化,承载力降低,危及行车安全。基于弹性地基梁—体理论,建立路基上无砟轨道结构有限元模型。在正常状态和轨道板底部存在不同程度离缝状态时,对轨道板在列车竖向荷载下产生裂缝的位置和路径,以及2种状态下轨道板的翘曲位移和翘曲时轨道板底部地基弹簧拉应力进行分析。研究结果表明:无砟轨道板仅在列车竖向荷载作用下不会产生裂缝。当轨道板底纵向全部脱空且横向脱空宽度达到钢轨底面内侧边缘位置时,列车竖向荷载板端加载不会生成裂缝,板中部加载会产生裂缝。裂缝大致沿着轨道板纵向中心线附近开裂,在板端斜向板两侧边缘发展,预裂缝能够有效阻断裂缝的扩展路径。     

客运专线无砟轨道轨道板裂缝控制技术

为解决客运专线施工中普遍存在的无砟轨道轨道板混凝土裂缝问题,以武广客运专线管内无砟轨道试验段及正线的施工为依托,对混凝土裂缝出现的机理、无砟轨道轨道板出现裂缝的原因进行了分析,提出了相应的控制措施,内取得了良好的效果。     

温度作用下连续梁桥上CRTSⅡ型板板端宽裂缝对钢轨应力以及桥墩纵向力的影响研究

CRTSⅡ型无砟轨道板板端新旧混凝土交界面薄弱,在低温情况下轨道板收缩,轨道板板端新旧混凝土交界面处出现板端宽裂缝,并伴随轨道板下界面与 CA 砂浆层粘结失效出现脱粘裂缝.在出现裂缝的情况下,分析温度升高对上部钢轨的应力以及下部桥墩的纵向力的影响.考虑轨道板板端裂缝宽度、CA砂浆粘结失效裂缝长度和脱粘CA砂浆块与轨道板下界面之间的摩擦系数三项因素对上部钢轨的应力以及下部桥墩的纵向力的影响,从钢轨附加温度应力以及桥墩纵向力的角度对板端宽裂缝的灌浆填缝修补措施进行了评价.     

无砟轨道轨道板配筋对控制温度裂缝影响的研究

建立板式轨道实体结构力学模型,计算了不同温度荷载和配筋形式下无砟轨道轨道板的应力分布,分析配筋率和混凝土应力对轨道板裂缝宽度的影响,并提出了轨道板合理配筋率,为无砟轨道设计和施工中轨道板温度裂缝的控制提供参考。     

基于图像处理的铁路轨道板裂缝检测研究

铁路轨道板表面裂缝的存在会直接影响轨道板使用寿命和状态,因此轨道板表面质量的自动检测至关重要。本文提出一种非接触式基于图像处理的轨道板表面质量检测方法,该方法首先通过预处理增强原始图像中的裂缝信息,然后针对预处理后裂缝图像的特点,经过二值化、裂缝合并、噪声剔除等步骤,准确定位裂缝所在的位置。经试验验证,本文提出的方法能有效检测出铁路轨道板图像中的裂缝。     

双孔预应力非对称无砟轨道板设计与分析

针对我国高速铁路桥上采用的板式无砟轨道普遍存在线间排水困难和板底易出现横向裂缝问题,提出一种新型双孔型板式无砟轨道,采用有限元软件ANSYS建立三维空间模型,分析在2种不同工况下新型轨道板的应力、变形和承载力性能,并在组合外力矩作用下进行预应力非对称配筋设计.研究结果表明,新型双孔型板式无砟轨道可以有效解决线间排水困难问题,与普通无砟板式轨道相比,新型轨道板具有更好的稳定性;在竖向荷载作用下,双孔型轨道板的最大应力、位移和裂缝宽度均满足设计要求;在配筋总量相对较少的情况下,轨道板的非对称预应力筋设计可以有效减小板底裂缝最大宽度,板底抗裂程度相对于普通轨道板增大33.3%,增强了轨道板的耐久性,且经济性能良好.     

基于热成像的高速铁路轨道板表面裂缝检测方法研究

针对高铁检修天窗的轨道板表面裂缝检测问题,采用红外热成像方法进行研究。首先,通过实际调研,确定了轨道板表面裂缝的主要表现形式和结构特征。其次,基于红外热成像检测原理,推导轨道板表面温差计算公式,得到裂缝检测的控制性因素。在此基础上,建立了含表面裂缝轨道板红外热成像检测有限元三维模型,分别研究了环境温度、裂缝宽度和裂缝长度对检测效果的影响,最后,通过对不同热激励辐射强度和激励时间的仿真计算,优化了检测条件,提高了检测精度。研究结果表明:利用热成像技术可以实现对轨道板表面裂缝的夜间检测,且环境温度越高、裂缝尺寸越大,检测效果越好。在20℃条件下,可以实现对宽度大于0.1 mm,长度大于15 cm裂缝的有效检测。在施加热激励辐射强度为1 000 W/m~2的条件下,可以实现对细小裂缝5 km/h的动态检测。     

CRTSⅡ型轨道板结构设计

介绍了Ⅱ型无砟轨道的主要技术特点.采用当量地基梁模型、三重叠合梁模型、梁-板模型和空间实体模型对Ⅱ型板式无砟轨道结构进行了力学计算,得出Ⅱ型轨道板设计荷载.通过不同的荷栽组合对轨道板的强度、裂缝等进行检算,最终确定轨道板的配筋.简要阐述了轨道板内钢筋绝缘和综合接地方案.可以为Ⅱ型轨道板的结构设计提供指导.     

基于改进Faster R-CNN的CRTSⅡ型轨道板裂缝检测方法

高速铁路无砟轨道伤损检测维修的准确率和时效性关乎高速铁路的运营安全，采用机器视觉技术进行高速铁路无砟轨道板裂缝伤损检测可极大提升检测工作的准确率和效率，为此根据CRTSⅡ型轨道板裂缝伤损样本数据特点，提出一种基于改进Faster R-CNN的方法对轨道板裂缝进行检测。该改进方法将检测问题转化为定位问题，精简网络模型，其主干网络选用残差网络，避免网络深度过深而导致学习速度下降；引入引导锚框，以减少冗余锚框，提高检测针对性；采用Soft-NMS算法，改善轨道板裂缝检测的重叠状况，提高裂缝检测效果。为评估该改进方法的可靠性，建立CRTSⅡ型轨道板裂缝检测评价标准，并依据该评价标准将改进方法与R-FCN,YOLO-v5,Faster R-CNN及YOLOx网络算法进行对比测试。结果表明：提出的改进方法综合表现优于其他算法，具有更高的准确率以及最小的漏检率，最佳模型查准率为95.9%，查全率为89.6%，相较于其他几种经典算法分别提高了约2%～4%和2%～6%，能够较好地应用于CRTSⅡ型轨道板裂缝检测场景。     

关于路基桩板结构上无砟轨道配筋设计计算的探讨

结合武广铁路客运专线桩板结构双块式无砟轨道的设计,对桩板上铺设无砟轨道结构时的轨道道床受力、裂缝检算及钢筋选择等问题进行探讨,对桩板地段无砟轨道结构的配筋计算方法进行较为详细的分析和总结。     

高速铁路桥上新型无砟轨道板设计与仿真研究

由于现有高速铁路桥上采用的普通板式无砟轨道系统在轨道板之间存在凸型挡台,排水困难,且部分轨道板由于配筋存在一定问题,在列车荷载长时间作用下,板底出现横向裂缝,为此,提出了两种新型双孔型无砟轨道板,并采用有限元软件进行仿真分析,对其在组合荷载作用下进行内力分析。结果表明：双孔型无砟轨道板相邻底座板缝之间排水不受凸台限制,可以满足铁路桥上线间的排水设计,轨道板的稳定性更好,应力和变形都满足轨道板设计要求;与普通轨道板相比,由于采用非对称预应力配筋,在总体配筋率相同的情况下,两种双孔型轨道板的极限承载力变化不大,板底抗裂度显著提高,总体性能较好。     

有理数阶微分在轨道板裂缝检测系统中的应用

传统的边缘检测方法在处理铁路轨道板裂缝图像时容易造成错检或漏检,导致裂缝的识别和定位有误,从而影响轨道板使用质量的评定和维护决策。为了克服这些不足,本文总结了整数阶微分和分数阶微分边缘检测的优点,提出了一种以有理数阶微分理论为基础的轨道板裂缝边缘检测方法。仿真试验结果表明,该方法在处理缝宽较小的裂缝时,仍能将裂缝边缘与背景较好地区分出来,可以达到精确定位的效果。另外,该方法弥补了传统边缘检测方法的不足,其得到的边缘更连续,漏检率低,且不会产生伪边缘。     

桥上纵连板式无砟轨道初始状态特征统计分析

研究目的:目前,关于纵连板式无砟轨道可靠度的研究均基于假设的经验分布模型。为了探究依据实测数据统计分析纵连板式无砟轨道结构性能和状态的随机分布特征,本文依托肖家河特大桥工程实例,对华中地区简支梁桥上的轨道板、底座板及宽窄接缝强度大小和开裂情况进行现场测量和统计。研究结论:(1)现场无砟轨道结构强度大小近似呈高斯分布,其中,轨道板强度概率密度函数服从均值为54.56 MPa、方差为0.98的正态分布,底座板强度概率密度函数近似服从均值为36.58 MPa、方差为2.15的正态分布,相比现浇混凝土底座板,预制轨道板强度更接近于理论值,且离散性相对较小;(2)宽窄接缝强度概率密度函数近似服从均值为45.44 MPa、方差为1.52的正态分布,现场宽窄接缝的强度难以达到理论设计强度,为防止后期宽窄接缝开裂和破损,建议改进宽窄接缝施工技术或增加宽窄接缝混凝土标号;(3)曲线梁上,底座板超高侧裂缝宽度大小概率密度函数近似服从均值为0.11 mm、方差为0.07的正态分布,非超高侧裂缝宽度大小近似服从均值为0.07 mm、方差为0.04的正态分布,底座板超高侧裂缝数量及宽度大小均大于其非超高侧裂缝数量及宽度大小,桥上底座板早期裂缝数量及宽度大小均与距梁端距离无关;(4)本研究成果可为无砟轨道系统设计计算和可靠度安全分析提供参考。     

基于曲率模态法识别轨道板的伤损研究

无砟轨道轨道板在施工和运营中存在空洞及裂缝等伤损,伤损的出现会改变结构的动力学特性,由模态分析理论可知,系统特性的改变必然会引起模态参数的改变。建立轨道板-砂浆有限元模型,通过单元刚度的折减来模拟轨道板单处伤损和多处伤损,运用曲率模态识别伤损的方法对轨道板横向和纵向分别进行曲率模态计算分析。计算结果表明:轨道板横向和纵向任一方向的曲率模态和曲率模态差都能准确的识别出伤损位置,并且可以依据这两个指标识别出轨道板的多处伤损。     

城铁站台板裂缝原因分析及预防措施

文章详细地分析了城市快速轨道车站的站台板出现干缩裂缝和温度裂缝的原因 ,并提出加强混凝土浇筑、模板处理以及混凝土配制等措施来预防裂缝的发生。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板与宽接缝界面开裂研究

针对板式无砟轨道轨道板与宽接缝界面开裂进行了调研,分析了开裂的特征、成因及其危害,并提出改进措施。结果表明:轨道板与宽接缝界面开裂宽度半数以上介于0.2~0.5 mm,实测最大宽度为1.7 mm;开裂与混凝土轨道板温差变形、干缩变形密切相关,理论计算裂缝宽度为1.64 mm。界面开裂后渗水将导致水泥沥青砂浆垫层出现唧浆、粉化等现象,采取预设凹槽及柔性嵌缝材料灌缝的技术措施可解决此问题。     

无砟轨道板表面裂缝的红外热成像检测方法

纵连无砟轨道板作为无砟轨道主要结构类型之一,表面裂缝是轨道板最常见的结构病害类型,也是高铁运维重点作业内容之一.实现非接触快速的红外热成像检测裂缝病害方法对于提高作业精度和效率具有显著作用.针对红外热成像仪采集的图像数据存在的边缘模糊、对比度低等问题,提出基于NSCT变换(Non-subsampled Contourl...     

CRTSⅢ型无砟轨道宽接缝裂缝及修补材料性能分析

通过建立CRTSⅢ型纵连板式无砟轨道有限元计算模型,研究宽接缝处裂缝以及修补材料力学性能。对轨道结构整体降温50℃作用下,不同的裂缝宽度及不同的修补材料弹性模量情况下,板间树脂砂浆、纵向预应力钢筋以及修补材料力学性能进行分析。结果表明:修补材料弹性模量、裂缝宽度和裂缝是否修补均对未开裂板间树脂砂浆影响较小;开裂板间树脂砂浆纵向拉应力随修补材料的弹性模量增大而增大,随着裂缝宽度的增大先增大后减小;修补材料的纵向拉应力先随着其弹性模量的增大逐渐减小直至出现纵向压应力,之后纵向压应力逐渐增加;开裂树脂砂浆处预应力钢筋受裂缝是否修补影响较大。     

高速铁路无砟轨道表面裂缝三维图像自动识别算法

无砟轨道表面伤损的自动检测技术是当前高速铁路检测与监测的关键技术。采用三维图像技术,将原始三维图像转换为二进制图,基于三维光影模型的轨道结构表面裂缝的三维图像识别算法,采用连通域分析与线性形态分析方法,了轨道结构裂缝识别中图像噪声消除算法,从而提高轨道结构表面裂缝自动识别的准确率。室内试验对比结果表明:课题组研发的高速铁路轨道表面伤损检测系统,可获得高精度的裂缝长度、宽度以及深度的数据信息,轨道板裂缝最大宽度的识别结果相对误差为6.25%、9.68%,裂缝长度的测试识别相对误差为1.39%、2.92%,平均深度的测试识别相对误差为15.69%、13.04%。采用提出的裂缝识别算法可实现100%准确率的裂缝自动识别。