CRTSⅡ型无砟轨道板疲劳时变可靠度研究

针对CRTSⅡ型轨道板疲劳的潜在失效模式,依据混凝土材料的疲劳性能,建立列车荷载与温度荷载共同作用下CRTSⅡ型轨道板混凝土疲劳功能函数,利用该功能函数开展基于时变可靠度理论的CRTSⅡ型轨道板疲劳时变可靠性研究。时变可靠度、时点可靠度及蒙特卡洛的计算结果对比表明:时点可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛结果有较大误差,而本文采用的时变可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛方法的输出结果几乎一致,说明本文方法计算精度较高。算例结果表明,在轨道板服役后期,轨道板纵向轨下截面处受拉边缘纤维混凝土容易发生弯拉疲劳开裂,这说明作为主要承受疲劳荷载(循环次数较多、荷载较大)的构件,轨道板的抗疲劳性能需进一步加强。     

高速铁路CRTS Ⅲ型轨道结构RAMS研究

采用RAMS研究方法,构建了CRTSⅢ型轨道结构RAMS参数体系。分别建立了轨道结构设计状态、混凝土碳化、冻融、氯离子侵蚀环境条件下的功能函数,对轨道结构进行可靠度分析。进行了CRTSⅢ型轨道结构故障模式和影响分析,针对可能出现的故障,分析了常用诊断和检测方法、维修手段。在可靠性及维修性研究基础上,对轨道结构进行了可用性分析,并基于风险理论对轨道结构进行了安全性分析。分析结果表明:各种设计荷载组合下轨道板不会失效;在混凝土碳化、冻融和氯离子侵蚀环境条件下轨道板失效概率较小;CRTSⅢ型轨道结构维修量少,可维修性强,日常检查及维修可在天窗时间内完成;CRTSⅢ型轨道结构可用性高,除地质灾害等特殊原因外不会影响列车正常通行;轨道结构各种风险可控。     

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。     

基于矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗弯承载力时变可靠度研究

建立列车荷载与环境共同作用下轨道板横向抗弯承载力极限状态函数,利用该极限状态函数,提出基于矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗弯承载力时变可靠度分析方法。算例假定轨道板处于3种不同侵蚀环境中(低速退化、中等退化和严重退化)。分析结果表明:矩法易与结构有限元分析技术结合,方便用于具有隐式功能函数的无砟轨道结构可靠度分析;与蒙特卡洛方法相比,在计算结果几乎相同的情况下,提高了计算效率。时变可靠度分析结果同时表明:当轨道板处于中等或严重退化环境中时,其横向抗弯承载力可靠度会低于规范限值。本文研究结果对无砟轨道的使用寿命预测和维修养护有一定的参考意义。     

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。     

基于现场锤击试验的地铁轨道振动特性分析及参数研究

近来,由于轮轨共振而产生的地铁钢轨异常波磨问题备受关注。轨道结构动力特性分析是开展轮轨耦合振动研究的基础,地铁轨道结构的动力特性取决于各组成部分(钢轨、扣件、轨枕和道床等)的物理特性及其组合形式。基于轨道结构的周期性频域解析模型,结合北京地铁在线锤击试验,通过计算轨道结构在脉冲荷载下的频响函数,对0~2000Hz频段内轨道结构的动力响应主频进行分析;并通过改变轨道结构参数,分别研究了不同轨道结构参数对各轨道结构动力响应主频的影响情况。研究结果表明:轨下支撑刚度对钢轨共振频率影响较大,枕下支撑刚度对轨道系统共振频率影响较大,轨下和枕下支撑阻尼仅能改变各共振频率点的响应幅值;轨枕支撑间距对pinned-pinned共振频率影响较大,对其他共振频率点的影响较小。     

减振型板式无砟轨道轨道板受力分析研究

介绍减振板式无砟轨道的结构组成和计算参数,建立了梁体有限元计算模型,计算分析了列车荷载作用下减振板式无砟轨道的受力,考虑轨道板受温度梯度荷载、桥梁挠曲变形,在制造、运输和施工时对减振轨道板的受力影响,对轨道板在这些因素下的受力进行了分析,为结构设计提供计算依据.     

基于极限状态法的轨枕板式轨道结构配筋设计研究

以新建广州南沙港铁路大跨度钢桁梁桥上采用的一种新型轨枕板式轨道结构为工程背景,建立大跨度钢桁梁上轨枕板式轨道结构的分析模型,采用极限状态法对轨枕板进行配筋设计和检算;同时考虑横向预应力筋的影响,对轨枕板预应力筋的预应力损失、混凝土和钢筋应力等进行检算.结果表明:轨枕板式轨道结构在桥梁挠曲变形荷载作用下的弯矩很小,对大跨...     

双块式无砟轨道轨枕松动修复材料性能分析

在外界荷载作用下,双块式无砟轨道中预制轨枕与现浇道床板粘结面作为轨道结构的薄弱处,容易出现轨枕松动,这将降低轨道结构的承载能力及影响轨道的平顺性。基于有限单元法,建立含轨枕松动修复材料的双块式无砟轨道梁体模型,分析在列车荷载及温度荷载作用时修补材料的力学性能,以期为双块式道床板裂缝维修提供一定的理论基础。研究表明:修复材料及道床板的拉压应力随着修复材料的厚度增加而减小,随弹性模量的增大而增加;建议修复材料的弹性模量为100⁵00 MPa。     

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。     

铁路桥梁浅基础设计变量的不确定性分析

设计变量不确定性的计算分析是可靠性理论修订规范的基础工作。本文对铁路桥梁浅基础可靠度设计中各种变量的不确定性 进行了分析计算，推导了其作用荷载和地基土抗力的变异系数的计算表达式，可供可靠度理论规范改革时参考和作用。     

弹性轨枕+道砟垫有砟轨道疲劳性能试验研究

为研究弹性轨枕+道砟垫有砟轨道结构疲劳损伤特性,建立轨道结构实尺模型,开展疲劳试验,探究轨道结构在周期循环荷载作用下的疲劳特征,通过测试钢轨、轨枕位移,轨距,道床沉降高度,轮轨力变化规律来反映轨道结构的疲劳特性。试验结果表明:300万次疲劳荷载前后,弹性轨枕+道砟垫有砟轨道各部件均保持完好;钢轨和轨枕在循环荷载作用下,两者位移逐渐减小并趋于稳定;轨距基本保持不变;道床因循环荷载作用逐渐密实,在加载初期其高度有所下降,后期保持不变;轮轨力在加载过程中基本保持稳定。反映出弹性轨枕+道砟垫有砟轨道在循环荷载作用下,仍能够保持良好的几何形位及受力状态,耐久性良好。     

列车荷载对CRTSⅠ型板式轨道疲劳损伤的影响研究

为研究CRTSI型轨道板及CA砂浆层在列车疲劳荷载作用下的疲劳损伤,按照轮轨力的正态分布规律及疲劳荷载编谱方法中的单参数计数法将列车荷载简化为2种疲劳荷载谱,通过建立的弹性地基梁-体模型计算了列车疲劳荷载作用下轨道板及CA砂浆应力值,采用Miner线性准则及以应力为基础的疲劳寿命计算方法,分别计算了轨道板混凝土及CA砂浆在60年服役期内的疲劳损伤。理论分析结果表明:仅考虑列车疲劳荷载作用时,轨道板混凝土及CA砂浆材料在60年服役期不会发生疲劳破坏;不同的疲劳荷载谱对轨道板及CA砂浆的疲劳损伤几乎没有影响。     

基于多失效模式相关的混凝土轨枕可靠度分析

在高速及各干线铁路上混凝土轨枕被广泛应用的背景下,本文针对传统的可靠度分析方法不能有效地考虑多种失效模式的可靠度及多种失效模式之间的关系问题,提出了基于多失效模式相关的混凝土轨枕可靠度分析模型及可靠度分析方法,该方法根据混凝土轨枕的破坏机理,确定轨枕截面的失效模式的极限状态方程,采用PNET算法计算混凝土轨枕多失效模式相关的可靠度。如果不考虑失效模式间的相关性对其可靠度的影响,混凝土轨枕的可靠度可能被低估。     

套靴轨枕轨道钢轨波磨初步研究

研究某地铁套靴轨枕轨道结构小半径曲线波磨形成机理。通过现场调查和试验测试,了解波磨的基本特征,结合轨道结构动力学理论对波磨形成机理进行预测分析;建立车辆簧下质量与套靴轨枕轨道耦合作用的三维实体有限元模型,利用该模型分析轨道结构的模态振型和共振频率与波磨的关系,给出波磨形成机理的初步解释,并探讨簧下质量对轨道结构响应以及波磨成因的影响。数值计算结果与现场测试结果相吻合。研究发现,车辆通过该轨道时,钢轨连同套靴轨枕一起相对轨道板的垂向弯曲振动容易被激发,是50mm波长波磨形成的根本原因。     

地铁列车高速行驶时梯形轨枕轨道动力性能分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立地铁车辆-梯形轨枕轨道动力学模型,计算分析了地铁列车以140,160,220 km/h通过直线和曲线地段梯形轨枕轨道时的轮轨动力作用及安全性指标、车辆动力性能及平稳性指标、轨道结构动力特性,并研究了不同速度条件下列车通过小半径曲线地段时欠超高对车辆和梯形轨枕轨道结构动力性能的影响.结果...     

复合轨枕无砟轨道温度适应性分析

为研究温度荷载对复合轨枕无砟轨道影响,分别建立长枕埋入式和双块式复合轨枕无砟轨道有限元模型,分析两种轨道结构在整体降温和温度梯度下的离缝长度和轨距变化量,并给出降温限值。结果表明:在整体降温条件下,两种轨道结构均产生离缝,双块式轨道的轨距变化量随降温幅度变化较小,综合考虑离缝和轨距变化限值影响,长枕埋入式、双块式轨道降温幅度分别不应超过7,11℃;温度梯度下,两种轨道结构均不产生离缝,仅正温度梯度下长枕埋入式轨距变化量超过规范值。从复合轨枕轨道结构对温度适用性考虑,建议在较小温差地区如隧道内铺设双块式轨道,并注意浇筑时混凝土的温度。     

轨枕悬空条件下的列车-轨道系统竖向振动响应研究

针对道床作为散体结构本身具有弹、塑性,在列车荷载的反复作用下会发生沉降,沉降的不均匀导致轨枕悬空的情况,基于列车—轨道系统竖向振动分析方法,研究1根和几根轨枕悬空时列车—轨道系统的竖向动力响应。计算结果表明,当列车通过悬空轨枕时轮轨相互作用增大,其中轨枕的竖向位移及加速度增长最明显,且随着悬空轨枕的根数增加,动力响应增长越明显;即使毗邻轨枕的支承良好,也受到悬空轨枕的影响,轨枕位移及加速度增长显著;轨枕悬空会加速轨道结构的破坏,甚至危及行车安全。     

轨道结构垂向设计荷载协调计算的研究

比较国内外铁路设计荷载，应用轨道结构垂向力分配传递模式，提出轨枕、道床及路基协调荷载计算公式及设计荷载安全系数概念，通过与其它计算公式比较，得出用于我国高速铁路设计的轨枕、道床及路基竖向荷载设计安全系数，并给出200km／h、350km／h线路竖向设计荷载的计算方法。     

城市轨道交通高架桥梯形轨枕轨道动力及减振作用分析

建立列车荷载作用下梯形轨枕轨道的动力分析模型,模拟在不同车速下列车穿过高架桥的整个时间历程,计算出采用梯形轨枕轨道的高架桥的动力响应和列车的运行安全性和舒适性指标,并将计算结果与采用普通无碴轨道的高架桥动力响应作比较,从而分析出梯形轨枕轨道的减振作用。分析结果表明,与普通无碴轨道相比,梯形轨枕轨道有很好的减振特性。