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。     

无砟轨道线路接触网防雷技术研究

研究目的:在现有接触网防雷研究的基础上,通过计算,分析雷击无砟轨道线路接触网的各种情况。研究结果:提出无砟轨道线路接触网上大气过电压的计算方法,计算在各种情况下引起接触网闪络的雷电流幅值与概率,同时对无砟轨道线路接触网系统大气过电压问题提出了措施和建议。     

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。     

兰新客专无砟轨道结构纠偏技术研究

客运专线运营后,由于列车的动荷载和路基的不均匀沉降,无砟轨道线路常出现严重超限不平顺,严重威胁列车的运行安全。针对兰新客专无砟轨道黄土路基沉降引起的中线偏移,提出一种通过采用液压千斤顶群及钢构件对偏移段无砟轨道结构进行顶推纠偏,恢复线路平顺性的施工方法,探讨了整个施工程序和质量控制措施。     

无砟轨道温度梯度荷载对列车-路基上板式无砟轨道系统动力特性的影响

在吸收国内外研究成果的基础上,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,并对建立的三维有限元耦合动力学模型进行相应验证。运用建立的耦合动力学模型,对列车在路基上板式无砟轨道线路上高速行驶时,在列车荷载和无砟轨道温度梯度荷载共同作用下,列车-路基上板式无砟轨道耦合系统动力特性进行研究。研究结果表明:无砟轨道温度梯度荷载对列车-路基上板式无砟轨道耦合动力学系统轮轨力特性影响很小,但对无砟轨道各部件动力特性有显著影响,在进行无砟轨道各部件动力特性研究时,有必要考虑无砟轨道温度梯度荷载的不利影响;对于Ⅱ型板式无砟轨道,无砟轨道温度梯度荷载对列车-路基上板式无砟轨道耦合动力学系统动力特性影响与裂缝间距有很大关系,裂缝间距越小,其影响越小。     

有砟轨道区段接触网吊弦测量计算分析

电气化铁路有砟轨道的铺设精调滞后于接触网上部结构安装施工,在接触网上部结构施工前轨道不能达到设计标准,待线路精调完成后,接触线实际高度不能满足验收标准,致使接触网后期调整工作量较大。本文通过建立数字参数模型,在有砟轨道线路精调不到位的情况下对接触网吊弦进行测量和计算,并以瑞九铁路试验段为例进行应用分析,应用效果较好。     

高速铁路沉降无砟轨道结构注浆整体抬升修复关键技术

我国部分无砟轨道线路地基、路基的工后沉降量较大,超过扣件的可调整范围,导致线路平顺性无法修复,列车不得不限速行驶。针对这一难题,通过大量的室内缩尺试验、现场实尺模拟对沉降无砟轨道结构注浆抬升用材料、装备和工艺等进行了系统研究。首次在实尺模型的基础上,结合破坏检查试验,对抬升实施效果进行了全面验证,并结合工程实践,形成了无砟轨道结构整体注浆抬升成套技术。该技术采用在级配碎石层注浆的方式,利用注浆压力及注浆材料膨胀力实现轨道结构的平稳抬升,能在不影响线路正常运营的情况下,利用天窗时间对无砟轨道结构进行整体抬升,恢复沉降地段的线路平顺性及扣件系统可调整量。与传统水泥基注浆技术相比,本技术具有施工设备小型轻便、物流简单、组织灵活、精度可控、次生病害少等显著优点。本文从抬升原理、注浆材料、设备工装、施工工艺、技术特点及其现场应用等方面对沉降无砟轨道结构整体注浆抬升关键技术进行了系统介绍,可为我国无砟轨道沉降病害修复与整治提供借鉴。     

客运专线无砟轨道铁路线下结构沉降变形观测与评估技术

为满足高速列车安全、舒适性的需要,保证线路的高平顺性,无砟轨道的铺设与运营对路基、桥涵、隧道等线下结构的工后沉降要求非常严格,追求"零沉降"理念。以武广铁路客运专线为基础,系统地介绍了线下结构物沉降变形观测关键技术,数据管理与分析预测系统,提出了工后沉降的预测方法及评估条件与标准,合理确定无砟轨道开始铺设时间,以保证客运专线无砟轨道结构铺设的质量。并提出了一些体会和建议,为正在建设的无砟轨道客运专线提供借鉴。     

高速铁路无砟轨道抬升纠偏新技术研究

高速铁路运营后,由于高速列车的反复作用和路基的不均匀沉降,常发生线路的严重超限不平顺,这种不平顺必须进行处理,否则将严重威胁列车的运行安全。针对高速铁路无砟轨道线路的超限不平顺现象,通过大量实验基地实验和计算分析,提出一种通过对无砟轨道抬升纠偏,然后灌浆,恢复线路平顺性的施工方法,探讨了整个施工程序和质量控制措施。     

铁路有砟道床劣化研究进展综述

散体道床在列车循环荷载以及复杂环境长期耦合作用下会产生劣化现象,如道砟破碎、道床沉降等。如不及时进行养护维修,会诱发一系列线路结构病害,影响列车的平稳、安全运营。针对国内外关于有砟轨道劣化的已有研究及存在问题进行分析研究,主要包括道砟颗粒劣化、散体道床劣化等有砟道床劣化机理,有砟轨道结构设计主要影响因素及关键设计参数优化,以及大机养护维修、新型有砟轨道结构等延缓劣化措施。在此基础上,对散体道床劣化研究工作中所需要重视的问题进行探讨。     

城市轨道交通地下线路有砟轨道应用的可行性分析

围绕有砟轨道在城市轨道交通地下线路中应用的可行性进行研究,结合国内外实践研究现状,从经济评价、环境评价、结构动力特性、铺设条件及养护维修等方面进行分析探讨,建立"列车-轨道结构-隧道"耦合动力学模型并分析其动力特性,最后对国内外有砟轨道的先进养护维修方法进行总结。分析表明:城市轨道交通地下线路铺设有砟轨道,在病害防治、经济效益、减振降噪等方面相对于无砟轨道具有一定优势,而在动力响应及养护维修等方面满足列车运营要求,在城市轨道交通地下线路铺设有砟轨道具有可行性。     

无砟轨道线路临时架空装置现场应用与测试

无砟轨道线路临时架空技术是在轨道病害修复过程中保障列车正常运行的关键。本文结合一高速铁路车站无砟轨道沉降整治工程,研发了适用于无砟轨道线路的临时架空装置。该装置以钢垫梁作为架空主体,可采用1片钢垫梁替换1块轨道板架设临时线路,也可采用多片钢垫梁替换连续多块轨道板,构成多跨连续的架空结构。架空装置施工便捷,稳定性好,安全可靠。现场应用测试结果表明,列车通过临时线路时的脱轨系数、减载率、轮轴横向力以及钢垫梁的跨中竖向、横向挠度等指标均小于相应限值。该装置所架设的临时线路能够满足高速铁路列车以速度45 km/h通行的要求。     

客运专线土质路基上无砟轨道结构的振动特性仿真研究

依据系统工程理论的思想,建立列车无砟轨道结构耦合系统的有限元模型,时客运专线土质路基上板式、双块式无砟轨道结构和普通碎石道床轨道结构在高速行车条件下的耦合系统动力学性能进行了仿真分析研究.对比分析这3种类型的轨道结构系统振动响应与系统振动传递函数,评价无砟轨道结构的振动特性.结果表明:无砟轨道结构的平顺性很好;结构各部分的振动随着列车行驶速度的增大而增大;钢轨、道床板、路基的主要振动频带范围均随着列车行驶速度的增大而增大;有砟轨道的弹性最好,板式无砟轨道的弹性次之,双块式无砟轨道的弹性较差.     

无砟轨道铺设条件——线下工程沉降变形分析评估

研究目的:线下工程沉降变形观测、评估分析是无砟轨道铺设过程中的关键工序之一,本文通过探讨无砟轨道线下工程沉降变形观测、评估方法和工作流程,提出了系统分析、评估无砟轨道铺设条件的理念,希冀有助于该项工作的开展,确保无砟轨道铺设的基本条件满足设计要求.研究结论:研究成果有助于指导无砟轨道线下工程沉降变形分析和评估工作,系统分析、评估理念有助于确保线下工程沉降变形均匀和列车安全、舒适、高速运营.     

地铁预制板式无砟轨道空间力学特性研究

针对地铁预制板式无砟轨道力学特性理论研究存在的不足,建立地铁预制板式无砟轨道三维非线性有限元空间力学模型,研究单一及组合荷载下普通和减振地段地铁预制板式无砟轨道空间力学特性。研究结果表明:列车和无砟轨道下部基础不均匀沉降荷载对地铁预制板式无砟轨道力学特性有较大影响,而温度荷载只对挡块受力有一定的影响;列车荷载、无砟轨道下部基础不均匀沉降荷载及组合荷载下减振地段和普通地段地铁预制板式无砟轨道力学特性差别很大;单一荷载计算结果叠加和组合荷载计算结果有较大差别,宜对组合荷载下地铁预制板式无砟轨道力学特性进行分析研究;地铁预制板式无砟轨道有限元分析模型宜考虑层间接触状态非线性,并考虑挡块与轨道板相互作用。     

更高速度无砟轨道铁路线下基础刚度匹配研究

无砟轨道几何形位满足要求、轨道刚度连续均匀是列车高速平稳运行的根本保障条件,作为支承轨道的线下基础必须持久稳定、坚固.路基与桥、隧构筑物连接处是高速铁路线路相对薄弱的环节.如何做好路基与桥、隧构筑物之间差异沉降的控制与刚度匹配的协调是无砟轨道铁路建设的技术关键.本文从轨道刚度与线下基础刚度的关系入手,讨论了线下基础纵向...     

高速铁路桥墩沉降与无砟轨道底座板脱空区域的映射关系

铁路桥梁是高速铁路系统中的重要组成部分,其健康状况对车辆运营安全具有重大影响.桥墩沉降会引起无砟轨道底座板产生脱空区域,给列车安全运行埋下隐患.分析桥梁上纵连板式无砟轨道底座板随桥墩沉降产生脱空区域的机理,推导桥墩沉降量与底座板脱空区域映射关系的解析表达式,计算底座板随桥墩沉降的位移曲线,并与有限元模型结果进行对比,最...     

高速铁路箱式路基沉降限值研究

为了解决低墩桥梁造价高,传统路基填料耗费多、占地面积大等难题,提出新型“箱式路基”结构。然而在高速铁路运营过程中地基不可避免会发生不均匀沉降,影响箱式路基服役性能和列车的安全运行。为确定新型箱式路基结构的沉降限值,从轨道结构受力变形和列车走行性2方面研究了地基沉降对箱式路基静、动力学特性的影响。考虑有砟和无砟2种轨道形式,根据箱式路基结构特点确定了错台、折角、对折和横向错位4种沉降类型;通过建立轨道-箱式路基非线性有限元模型,分析了不同沉降类型和沉降幅值下的扣件竖向力和10 m弦长矢度值;建立列车-轨道-箱式路基耦合动力学模型,采用联合仿真方法分析了不同沉降类型、不同沉降幅值和不同行车速度下的列车动力响应;综合静力、动力计算结果并结合规范得出了箱式路基沉降限值。研究结果表明,对于有砟轨道-箱式路基结构,除350 km/h错台沉降工况下的沉降限值由动力指标中的轮重减载率控制外,其他工况下的沉降限值均由静力指标中的10 m弦长矢度值控制;对于无砟轨道-箱式路基结构,其沉降限值不受动力指标控制,错台、横向错位沉降限值由扣件竖向力控制,折角、对折沉降限值由10 m弦长矢度值控制。有砟轨道-箱式...     

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...     

城市轨道交通路基沉降与无砟轨道轨面不平顺映射关系

路基沉降会影响轨面不平顺,为了分析路基沉降与无砟轨道轨面不平顺间的映射关系,基于温克尔弹性地基耦合梁理论和有限元方法,建立考虑层间接触非线性整体道床轨道梁-体空间有限元模型,对轨道自重荷载和设计列车动荷载作用下轨面不平顺与路基沉降间映射关系展开研究,并在此基础上,提出城市轨道交通无砟轨道线路路基不均匀沉降的安全限值。分析结果表明:路基发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在自重荷载和列车动荷载作用下发生跟随性沉降变形,且各层沉降幅值从上到下依次增大;路基沉降幅值越大轨面不平顺越明显,20 m沉降波长条件下,沉降幅值超过25 mm时轨道结构与路基间易形成脱空;轨面不平顺对路基沉降波长也极为敏感,20 mm沉降幅值条件下,当沉降波长超过25 m时路基与轨道结构间脱空现象明显缓解,此时轨面不平顺基本可与路基变形保持一致。