有砟轨道路基不均匀沉降引起轨枕空吊的计算方法

在通过1∶1有砟轨道模型试验分析轨枕空吊对路基不均匀沉降引起有砟轨道沉降影响规律的基础上,基于弹性点支承理论模型,引入路基不均匀沉降非线性边界条件,提出路基不均匀沉降引起轨枕临界空吊计算方法。结果表明:当路基的纵向不均匀沉降槽面积较小且未引起轨枕空吊时,轨面与路基不均匀沉降槽的面积比为1;随路基不均匀沉降增加,当面积比小于1时,将出现轨枕空吊现象,面积比将随路基不均匀沉降增加而减小。将该计算方法应用于模型试验中,通过对比轨枕空吊计算结果与试验结果,对计算方法进行验证。     

路基不均匀沉降对双块式无砟轨道结构受力影响分析

路基不均匀沉降分为正（余）弦型、错台型和折角型,对无砟轨道的影响主要考虑线路纵向正（余）弦型不平顺。应用有限元法计算路基不均匀沉降对轨道结构的影响,采用弹性地基上的梁板计算模型和叠合梁计算模型计算基础变形的无砟轨道荷载弯矩,并进行比较分析,两种模型的计算结果吻合较好。路基不均匀沉降对双块式无砟轨道结构的受力影响较大,建议对双块式无砟轨道变形特别是因线下工程沉降引起的永久变形制定控制标准,设计和检算考虑路基不均匀沉降对轨道结构的影响。     

不均匀沉降对无砟轨道路基动力特性的影响

为探讨不均匀沉降对高速铁路无砟轨道路基动力特性的影响,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道-路基系统的三维动力有限元模型,计算并对比分析有病害和无病害条件下路基的竖向动应力、动位移及振动加速度在空间上的分布规律,结果表明路基不均匀沉降导致无砟轨道路基的动力响应幅值及其空间分布规律发生明显的改变,且主要集中在支承层宽度范围、路基面以下0~1.5m深度内。由不均匀沉降引起路基动应力幅值可达100kPa,为无病害路基的3倍以上,动加速度幅值为无病害路基的2倍以上,在列车循环荷载作用下沉降区域将加速扩大,对路基产生非常不利的影响。     

CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究

基于列车—轨道耦合动力学理论,考虑无砟轨道各部件间及无砟轨道与路基间接触状态非线性,建立列车—板式无砟轨道—路基三维非线性有限元耦合动力学模型,进行自重荷载、轨道中长波随机不平顺、轨道短波随机不平顺、路基不均匀沉降荷载、无砟轨道板温度梯度荷载共同作用下,高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基不均匀沉降限值研究。结果表明:无砟轨道板温度梯度荷载对无砟轨道各部件受力均有较明显的影响,因此在进行无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究时有必要同时考虑无砟轨道板温度梯度荷载的影响;路基上CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路的路基不均匀沉降限值由底座板疲劳破坏控制,路基不均匀沉降幅值达到7mm时无砟轨道底座板的最大拉力达到疲劳破坏限值1.674MPa,因此建议高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基的不均匀沉降限值为7mm/20m。     

高速铁路路基不均匀沉降对CRTS III板式轨道受力变形的影响

应用有限元方法建立土质路基上CRTS III型板式无砟轨道系统空间耦合模型,研究路基不均匀沉降作用下板式轨道的受力和变形特性,以及路基发生不均匀沉降时底座板和路基表层之间接触应力和脱空区域的变化规律。结果表明：路基发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在重力作用下会发生跟随性变形;轨道板、自密实混凝土和底座板在路基沉降作用下的应力受路基沉降波长和幅值的综合影响,路基沉降幅值越大,轨道各层受力越大,波长为20~30 m的路基沉降对轨道应力的影响较大;底座板和路基表层间的接触应力和脱空区域随着路基沉降幅值的增大而增大,随着路基沉降波长的增大出现先增大后减小的变化趋势。由此可见,路基不均匀沉降会对轨道结构的受力和变形产生明显影响,严重时会造成轨道脱空,对行车安全舒适性产生较大影响,应加以严格控制。     

路基不均匀沉降对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的影响分析

CRTSⅡ型板式无砟轨道采用纵连结构,轨道板刚度较大,一旦路基发生不均匀沉降,将影响无砟轨道结构的受力.本文基于有限元分析理论,建立了三维有限元计算模型,分析了路基不均匀沉降和列车荷载共同作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的力学特性.研究结果表明:(1)随着不均匀沉降的出现和发展,轨道结构的应力峰值迅速增长,当沉降量大...     

高速铁路有砟轨道路基设计荷载分析

结合现有的路基面动应力分布形式,对路基面动应力影响范围、动应力幅值以及动应力沿深度分布规律进行分析探讨,研究结果表明:高速铁路有砟轨道几何条件下,路基面动应力的一次加卸载过程由单个轴载完成。纵向三角形和横向均匀的简化分布模式下,影响距离分别为3.1 m和3.0 m;基于力学平衡条件并考虑综合动力影响以及动应力横向不均匀分布影响,得到了路基面动应力幅值计算公式;基于确定的荷载分布模式并进行动应力横向不均匀分布影响修正计算得到动应力沿深度分布规律,与实测结果吻合较好。     

高速铁路无砟轨道路基沉降监测和研究

研究目的:高速铁路对路基工程工后沉降控制十分严格,路基工程工后沉降主要为铁路铺轨完成后地基的残余沉降。石家庄—武汉高速铁路设计标准为时速350 km,全线无砟轨道。为研究地基加固措施的科学性,在建设过程中,选取代表性试验工点对复合地基沉降进行监测和研究。研究结论:采用桩+板结构和CFG桩复合地基联合堆载预压措施加固深厚松软土地基,施工期沉降约占最终总沉降的72%～85%,有效地控制了路基工后沉降,整个区段内纵向沉降较为均匀,符合区段路基铺设无砟轨道要求,加固措施有效可行。     

基于精细化无砟轨道模型的路基不均匀沉降影响研究

为研究路基不均匀沉降对无砟轨道变形损伤的影响,建立包含结构配筋和混凝土塑性损伤本构的CRTSⅢ型板式无砟轨道精细化非线性有限元模型,仿真分析了路基不均匀沉降作用位置、波长和幅值对轨道结构变形损伤的影响。结果表明：路基不均匀沉降作用位置对于结构损伤变形影响差异较大;路基不均匀沉降发生在底座板伸缩缝部位,底座板最早出现宏观裂纹,且相同条件下该位置钢轨变形最大;沉降发生在底座板板端附近,复合板与底座板之间离缝较大,底座板从开始损伤到产生宏观裂纹演化进程较长;损伤出现在底座板凹槽处,演化进程所需沉降幅值超过6 mm;底座板与基床表层之间离缝随路基不均匀沉降波长的增大而减小,随沉降幅值的增大而增大;随路基不均匀沉降波长增大,复合板与底座板之间离缝呈先增后减的趋势,对于10 m波长最为敏感;路基不均匀沉降幅值增大,结构层间离缝、损伤情况均劣化,在幅值初始增长时钢轨峰值变形增幅较大,沉降幅值达10 mm后钢轨峰值变形在0.5 mm范围内波动。     

高速铁路路基不均匀沉降控制技术研究

从地基基础、路基本体、过渡段三个方面对高速铁路路基不均匀沉降进行原因分析,针对高速铁路路基特点和要求,从地质勘察、路基结构、填料、压实质量等方面提出路基不均匀沉降的控制措施。     

路基不均匀沉降对列车-路基上无砟轨道耦合系统动力特性的影响

基于列车—轨道耦合动力学理论,建立能够考虑无砟轨道-路基系统各部件间接触状态非线性的列车-路基上板式无砟轨道三维有限元耦合动力学模型,并对建立的三维非线性有限元耦合动力学模型进行相应的程序验证。运用建立的耦合动力学模型,对列车在路基上无砟轨道线路上高速行驶时,在路基不均匀沉降作用下,列车-路基上无砟轨道耦合系统动力特性进行研究。研究结果表明: (1) 路基不均匀沉降对车体振动加速度影响极大,路基不均匀沉降对车体振动加速度的影响与无砟轨道类型关系不大; (2) 路基不均匀沉降对无砟轨道各部件动力特性有一定的影响,影响小于对车体振动加速度的影响,路基不均匀沉降对无砟轨道各部件动力特性的影响与无砟轨道类型有一定的关系,总体来讲,路基不均匀沉降对I 型板式无砟轨道动力特性的影响要大于对双块式及Ⅱ型板式无砟轨道的影响。     

盾构下穿施工对高速铁路无砟轨道变形影响的解析算法及验证

为更准确地反映盾构施工扰动下高速铁路无砟轨道的变形,采用给出假定、公式推导、数值验证相结合的方法：(1)将路基-轨道的变形传递假定为3个阶段,即无变形阶段、沉降槽形成阶段、轨道下沉阶段,认为轨道结构最终是否发生脱空取决于路基沉降槽的大小;(2)基于假定,结合梁的挠曲线方程、弹性地基梁理论以及Peck公式推导相应的解析计算方法,并应用在典型地层条件中计算上部CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道的最大沉降值;(3)建立相应的地层-路基-轨道三维数值模型,计算轨道最大沉降值,并与同工况下的解析计算结果进行比较。结果表明,相较于数值仿真结果,主体砂卵石、主体泥岩2种地层条件下轨道最大沉降值的解析计算结果误差分别为12%和5%,说明了假定的合理性和解析方法的可行性。     

师家沟隧道内无砟轨道基础沉降的观测与分析

以郑西客运专线师家沟隧道为例,从轨道基础沉降观测控制网的建立、测量方法及技术要求、沉降观测的实施等方面对黄土隧道内无砟轨道基础沉降进行了详细的研究,为隧道内无砟轨道的铺设质量提供数据保障,以确保客运专线运营后旅客列车的运行平稳.     

基于纵向不均匀沉降的盾构隧道渗漏水机理分析

研究目的:对于地铁盾构隧道,由于衬砌由管片拼装而成,地铁通车运营后,盾构隧道会因多种原因产生纵向不均匀沉降,导致管片接头张开量的增加,从而造成管片之间的接缝处发生渗漏水。因此,有必要对盾构隧道渗漏水机理进行分析、研究。研究结论:隧道纵向不均匀沉降在一定程度上会造成环缝的张开,进而造成弹性密封垫防水性能的减弱、引起管片之间发生渗漏水;环缝影响长度系数对环缝张开量几乎没有影响,而不同环宽、不同螺栓与混凝土的刚度比对环缝张开量均有一定影响:较大的环宽和螺栓与混凝土的刚度比不利于管片接缝的防水。本项研究可为隧道防水设计及运营阶段的维护等提供参考。     

兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段无砟轨道改为有砟轨道结构形式分析

长隧道内空间受限,运营维护困难,规范规定宜采用维修工作量小的无砟轨道形式。但无砟轨道是整体连续结构,一旦破坏或发生基础沉降后修复难度很大。兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段为高~极高的地应力环境背景,且通过二叠系、三叠系和志留系薄层板岩、炭质板岩、炭质千枚岩等软岩带。隧道工程施工中存在围岩大变形,流变特征突出、持续时间长、变形特征复杂等特点,并产生了仰拱隆起、二衬开裂病害现象,需要对隧道轨道结构形式进行进一步研究。根据施工中病害现象,对应的变形特征,分析病害产生的原因。从结构安全可靠性、轨道结构可维修性等方面综合分析,提出该段改为有砟轨道的建议。     

有轨电车嵌入式轨道路基不均匀沉降限值研究

为确定有轨电车嵌入式轨道路基不均匀沉降的具体限值,根据多刚体动力学和有限单元法,建立考虑路基不均匀沉降的有轨电车车辆-嵌入式轨道-路基耦合动力学模型。详细分析在自重荷载作用下路基沉降幅值和波长对嵌入式轨道几何形态的影响规律,识别出对车辆和轨道结构动力响应较为敏感的路基沉降波长,并基于轨道板疲劳寿命得到路基不均匀沉降限值。研究结果表明：(1)在自重荷载作用下,余弦形路基不均匀沉降区域内钢轨的跟随性变形曲线也呈现为类余弦形,与普通扣件离散支承式无砟轨道的钢轨变形曲线基本相同;(2)随着沉降波长增加,车体垂向加速度和嵌入式轨道结构的动力响应均呈现先增加后减小的变化趋势;当路基沉降波长取10 m时,车体垂向加速度、钢轨动位移、轨道板动位移和轨道板弯曲应力都取得最大值,从而说明敏感路基沉降波长为10 m;(3)为保证有轨电车嵌入式轨道的60年服役年限,建议严格控制波长10 m以下的路基不均匀沉降,波长为20 m路基不均匀沉降对应的沉降幅值不应大于24 mm。     

客运专线有砟轨道不平顺谱特性实测研究

结合合武客运专线有砟轨道不平顺检测数据,针对客运专线有砟轨道结构1~50 m波长范围内的不平顺特性开展实测分析。采用非周期图法对有砟轨道不平顺的功率谱密度函数进行估计;对半年内轨道不平顺功率谱的变化规律进行分析;对客运专线轨道不平顺功率谱值随波长的变化特性进行分析,并与当前国内外的通用谱进行对比分析;利用非线性最小二乘优化算法对客运专线有砟轨道结构的不平顺谱密度函数进行拟合,提出客运专线有砟轨道不平顺谱拟合公式。研究结果表明,温度变化对高低、轨向不平顺谱的影响非常显著;在分析波长范围内,大部分区段内的客运专线轨道不平顺功率谱值低于德国低干扰谱或者与德国低干扰谱相当,仅有小部分区段内高于德国低干扰谱。     

盾构下穿高铁路基沉降控制标准及控制措施分析

为研究盾构隧道下穿高铁路基的沉降控制措施及其效果,以西安地铁 1 号线三期工程盾构下穿徐兰高铁段工程为背景,通过对现行规范及既有类似工程案例的分析、结合既有无砟轨道的现状,确定了本工程隧道下穿高铁无砟轨道路基的控制标准,并以此选定了盾构隧道下穿高铁路基的盾构、加固以及辅助控制变形措施,依据施工方案并结合工程实际情况,理论分析了影响分区的判别准则及判别阈值,进而划分了铁路路基受到不同影响的分区,通过数值模拟的方法分析拟定施工方案的实施效果。结果表明：采用盾构下穿高铁路基避开 CFG 桩 (水泥粉煤灰碎石桩)且进行地面袖阀管注浆加固的方案能够满足工程要求,道床的最大竖向位移为 4.716 mm,最大水平位移仅为 0.301 mm;CFG 桩的最大竖向位移为 11.93 mm。     

浅谈无砟轨道铁路路基沉降控制

针对无砟轨道沉降控制标准,依据国内在建及已建设完成的无砟轨道客运专线、高速铁路的设计及施工经验,从路桥分界、地基处理、填料及压实、过渡段、沉降观测及评估5个方面论述沉降控制的重要性及控制点,同时重点提出部分设计及施工注意事项。     

有砟轨道与无砟轨道动刚度特性差异研究

轨道动刚度是不同激振频率的荷载作用下,轨道抵抗变形的能力,由于有砟轨道与无砟轨道两种轨道的组成差异造成两者间存在较大动刚度差异。随着行车速度的提高、中高频段激振荷载的增加,有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异逐渐增大,这对于行车平顺性与结构耐久性会造成较大影响,但目前缺乏轨道动刚度的相关研究。为研究有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异,根据两种轨道的结构特点,建立相应的ANSYS有限元模型,通过对比分析,得出两种轨道的轨道动刚度在中低频段存在较大差异,轨下动刚度在全频段存在较大差异。为保证有砟-无砟轨道过渡段的行车平稳性与结构耐久性,需要考虑两种轨道间的动刚度过渡设计。此外,轨道动刚度特性分析可以指导高速铁路高低不平顺控制,从而保证行车平顺性。