CRTS Ⅰ型水泥乳化沥青砂浆充填层服役现状

为考察CRTS Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青(CA)砂浆充填层的服役现状,对严寒/高寒、寒冷及温暖地区的典型线路进行调研。调研结果显示:温暖和寒冷地区的高速铁路CA砂浆充填层性能良好,仅存在少量充填层板角离缝等问题;而严寒地区的高速铁路CA砂浆充填层向阳面的砂浆灌注袋破损比较明显,而且部分线路的CA砂浆充填层灌注口处或充填层纵向中部位置出现少量竖向裂纹。综合分析认为,运营线路所处的气候环境是影响CA砂浆充填层服役性能的关键因素。     

严寒地区CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层服役现状研究

对严寒地区哈大、哈齐高速铁路CRTSⅠ型水泥乳化沥青(CA)砂浆充填层的服役状态进行了观测与分析.结果表明:CA砂浆充填层整体性能良好,能够满足列车快速安全运营要求,但其局部出现了一些伤损,主要表现为竖向裂纹、横向裂纹、离缝、掉块移位、灌注袋破损等,其中充填层竖向裂纹、离缝和灌注袋破损较为普遍.随着线路由南向北和服役时...     

浸水条件下减振型板式无砟轨道系统性能试验研究

为研究在浸水条件下减振型板式无砟轨道系统的减振性能和CA砂浆充填层的力学性能随不同疲劳强度的演变规律,开展浸水后减振型板式无砟轨道系统的疲劳加载试验。研究结果表明:在浸水条件下,减振型板式无砟轨道系统在疲劳加载500万次后,各部件功能稳定,系统疲劳性能良好;钢轨→承轨台→轨道板→地面的加速度衰减较为明显,加速度传递率保持稳定不变,轨道系统减振性能保持良好; CA砂浆充填层劣化程度与表面受荷情况有关,CA砂浆充填层受荷越大,其疲劳后抗压强度和抗折强度越低。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道结构水泥乳化沥青砂浆充填层施工质量控制

结合成绵乐铁路客运专线CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构水泥乳化沥青砂浆充填层施工,阐述砂浆充填层施工质量要求;从砂浆充填层厚度、砂浆突出量、饱满度、灌注褶皱、灌注袋口砂浆处理和充填层断面均匀方面,分析水泥乳化沥青砂浆充填层施工质量控制.     

不同浸水历时及温度对CA砂浆力学性能的影响研究

随着我国高速铁路的持续建设和投入运营,CA砂浆充填层不断出现破坏,经调研发现,充填层的破坏多与水有关。将CRTSⅠ型CA砂浆浸泡在5、20、40℃和60℃的恒温清水中,当浸泡到7、28 d和90 d时,用万能试验机做单轴压缩试验,分析其力学性能变化和破坏机理。结果表明:随浸泡时间增加,CA砂浆的抗压强度和弹性模量均逐渐降低,并且在前28 d下降速度快,幅度大,原因归结于CA砂浆在前28 d吸水基本饱和,后期吸水较少;随浸泡温度的升高,浸泡7 d的CA砂浆,与浸泡28 d和90 d的相比,弹性模量表现出不同的变化规律,分析原因,在浸泡早期,硬化浆体中未水化水泥颗粒遇水继续水化起主要作用,随浸泡时间增长,水对沥青-水泥水化产物界面和沥青-砂界面黏结力的破坏发挥主导作用。     

水泥乳化沥青砂浆施工工艺及质量控制措施

结合成绵乐客运专线江油—眉山段水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)充填层施工,从试验目的和试验注意事项方面阐述线下工艺性试验;从原材料进场、储存保管及施工前检验,底座混凝土顶面标高控制,轨道板底面和底座混凝土顶面清理,轨道板固定装置,灌注袋的选择、铺设、固定和防湿,现场新拌CA砂浆性能检测和留样,CA砂浆灌注方法及时间控制,灌注袋袋口处理和后续工作方面阐述与分析施工工艺及质量控制措施。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆充填层施工关键工艺

CRTSⅡ型板式无砟轨道是杭甬铁路客运专线的主要轨道结构型式,水泥乳化沥青砂浆充填层是其重要组成部分,直接影响轨道结构的耐久性、安全性和运营成本。水泥乳化沥青砂浆具有组成复杂、敏感性高、施工工艺复杂等特点。经过多条高速铁路客运专线的建设,我国已基本形成了CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆充填层的成套施工技术,并编制了相应作业指导书。但工程实践表明,砂浆充填层的施工质量仍是无砟轨道质量控制的难点和关键点。以杭甬客专无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层施工为例,分析和总结影响砂浆充填层施工质量的关键点,为完善我国CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆充填层的施工工艺、提高充填层施工质量提供参考。     

CRTS Ⅰ型CA砂浆耐久性试验研究

通过快速冻融、人工环境加速老化、耐酸碱盐侵蚀等试验,研究CRTSⅠ型CA砂浆抗冻性、耐候性和耐介质侵蚀性能。研究表明:随冻融次数增加,CA砂浆相对动弹性模量呈现逐渐下降趋势,并随着新拌砂浆含气量增加,其抗冻性能提高,但砂浆冻融循环约250次时质量损失较快;经过500 h耐候循环后,CA砂浆强度基本不下降,耐候性良好;CA砂浆具有较好的耐化学介质侵蚀性能,经酸、碱、盐和油模拟溶液浸泡3个月,砂浆试件依然具有良好的力学性能。研究结果可为我国CRTSⅠ型和其他板式无砟轨道充填层耐久性研究提供借鉴。     

高速列车荷载作用下水泥乳化沥青砂浆层的应变速率研究

水泥乳化沥青砂浆主要承受列车垂向荷载,且处于动态加载过程。为研究CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立列车-CRTSⅠ型板式无砟轨道-路基垂向耦合振动模型,研究CA砂浆层的应变速率及其影响因素。结果表明:路基上板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率大于其他基础。随着CA砂浆层和列车速度的增加,CA砂浆层的应变速率增大。CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率在4.763×10-3/s~2.025×10-2/s范围内变化。与仿真得到的应变速率相比,规范规定的应变速率不能完全反映CA砂浆层的实际应变速率。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道用CA砂浆的温度疲劳研究

CRTSⅡ型板式无砟轨道充填层CA砂浆与轨道板接触面之间常见脱粘、离缝情况。为探讨CA砂浆在温度疲劳作用下与轨道板脱粘、离缝规律,采用-20℃到60℃的温度循环对试件进行疲劳试验,并对疲劳后的试件进行微观结构分析和热分析。结果表明:由于沥青基体在温度疲劳作用下的迁移、老化、黏性降低,CRTSⅡ型CA砂浆和轨道板混凝土经过16次循环后即出现脱粘,产生裂缝。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆充填层服役现状

为探究水泥沥青砂浆充填层在服役数年后性能变化情况,选取南北方4处典型CRTSⅡ型板式无砟轨道高速铁路线路进行调研,通过现场测量、取样化验、查询工务段资料等方式研究水泥沥青砂浆充填层的伤损情况及其物理力学性能。结果表明：四个调研点均出现水泥沥青砂浆充填层与轨道板界面离缝、冒白浆、竖向裂缝等典型伤损;白浆主要成分为CaCO₃,含有少量SiO₂和沥青组分;南北方调研点砂浆充填层抗压强度、抗折强度和表观密度存在较大差异,但均满足规范要求;南北方同一调研点砂浆充填层不同部位试件孔隙率非常接近,南方调研点砂浆试件孔隙率明显高于北方调研点。CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆充填层目前仍然满足服役要求,但已经出现了一定程度伤损和性能劣化,应定期观测和维护。     

CRTS Ⅰ型CA砂浆劣化对其疲劳寿命的影响分析

研究目的:CA砂浆脱空是板式轨道的典型伤损,在列车荷载作用下,CA砂浆劣化将降低其疲劳寿命。为研究CA砂浆劣化对其自身疲劳寿命的影响,本文建立CRTSⅠ型板式轨道有限元模型,以Miner线性疲劳累计损伤准则为基础,研究CA砂浆在不同劣化情况下的应力和疲劳寿命,从而为无砟轨道的养护维修提供参考。研究结论:(1)仅考虑CA砂浆性能劣化50%时,列车荷载作用下CA砂浆所受的应力及疲劳寿命均减小,但仍能满足60年的使用寿命;(2)仅考虑CA砂浆层脱空和同时考虑CA砂浆层脱空与性能劣化50%时,CA砂浆层的压应力显著增大,疲劳寿命显著降低;(3)CA砂浆层板端脱空长度达到1.225 m时,CA砂浆的疲劳寿命不再满足60年的使用寿命;(4)建议CA砂浆的脱空长度应小于1.225 m,且在CA砂浆的服役寿命内加强养护维修,防止CA砂浆发生疲劳破坏;(5)本研究成果可为板式轨道CA砂浆的养护维修提供指导。     

基于动刚度的CRTS Ⅰ型板式无砟轨道CA砂浆层病害评估方法

以CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构CA砂浆层为研究对象,采用冲击荷载作用下轨道板的动刚度变化指数作为评估指标,进行CA砂浆层粉化和局部脱空病害评估研究。提出CA砂浆层病害分步评估方法,首先利用轨道板上少量测点初步定位病害,然后通过在初步定位病害区域密布测点对病害进行精细化评估。运用数值模拟方法分析CA砂浆层病害位置和程度对动刚度变化指数的影响规律,确定对应关系,据此提出用于CA砂浆层病害状态评估的建议准则,即将CA砂浆层病害状态分为AA,A1,B和C共4级,对应的动刚度变化指数分别为≥0.5,[0.2,0.5),[0.1,0.2)和0.1。对1个实际轨道结构进行现场试验,并应用所提方法和准则对CA砂浆层的病害进行评估,评估结果和实际病害状况一致,证明所提方法的可靠性。     

杭甬客专无砟轨道砂浆充填层施工质量控制

研究目的:CRTSⅡ型板式无砟轨道中水泥乳化沥青砂浆充填层施工技术含量高,且在我国使用时间较短.建立健全、不断完善、落实相应的施工技术管理制度,是保证砂浆充填层施工质量的关键.研究结论:结合杭甬铁路客运专线无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层的施工质量控制研究,得出:建设单位从加强管理入手,重体系建设、重人员培训、重源头控制、重过程管理,形成适应客运专线建设需要的一套完整的砂浆充填层施工技术管理体系,从而保证砂浆充填层的施工质量.     

CRTSⅠ型CA砂浆动态压缩试验及本构关系研究

研究目的:水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)层充填在CRTSⅠ型板式无砟轨道的轨道板和底座板之间,起着支承、传载、调整、减振隔振等功能,因此需要全面研究CA砂浆的力学性能。本文以现场取样CA砂浆圆柱体试件为对象,考虑10-5s-1~10-2s-1四种不同应变率,在位移和应变率双重控制下,测试动力加载条件下单轴受压应力-应变全曲线;研究抗压强度、峰值应变、弹性模量等力学参数的应变率效应以及本构方程。研究结论:(1)应变率对CA砂浆的力学性能影响显著;(2)CA砂浆的抗压强度、弹性模量和峰值应变均随应变率的增加而增大,其中抗压强度应变率敏感性最强,在10-5s-1~10-2s-1应变率范围内,强度可提高2.5倍左右;(3)CA砂浆在不同应变率下的应力-应变曲线形状相似,不同应变率下CA砂浆的应力-应变关系可以用本文提出的有理分式表达;(4)通过与试验数据对比发现,本文提出的不同应变率下CA砂浆的本构方程与试验结果吻合较好,研究成果可为CA砂浆率型本构模型的建立提供试验基础,从而应用于板式轨道的动力设计中。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层质量控制技术与管理探讨

水泥乳化沥青砂浆充填层是铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道的重要组成部分,具有配方复杂、环境敏感性高、施工工艺要求严格等特点,是无砟轨道施工质量控制的关键和难点。从砂浆充填层的功能作用、性能要求、施工工艺、常见质量缺陷、质量控制技术措施和过程管理等方面,探讨了CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层施工关键技术和质量控制措施等。     

车轨路地耦合系统CA砂浆层劣化垂向动力传递特性的研究

车辆滚动循环载荷作用下CA砂浆层常发生劣化以致失效,为真实反映CA砂浆层在整体系统中的作用特性,建立车辆-轨道-路基-地基耦合系统,分析当CA砂浆层发生不同程度劣化时轨道子系统各层的垂向动力响应变化情况。仿真与信号分析结果表明,CA砂浆层服役性能的优劣影响轨道子系统的载荷传递性能,且劣化长度过长时会改变轨道板-CA砂浆层耦合层的模态特性,导致其各阶次固有频率前移更易发生共振,砂浆层约束能力的减弱叠加共振影响致使轨道板垂向位移在动态荷载作用下超过《高速铁路工程动态验收技术规范》对轨道结构动力性能评判标准的规定限值,轨道服役性能下降。     

地铁减振型无砟轨道CA砂浆应力匹配研究

地铁减振型无砟轨道结构中,CA砂浆层位于轨道板和隔振垫之间,起着支承、传载和调整的功能。由于隔振垫的存在,CA砂浆层极易发生破坏,因此需要全面地研究轨道结构参数对CA砂浆的应力影响规律。基于弹性地基梁体模型,研究轨道板的混凝土等级、CA砂浆弹性模量、隔振垫刚度及轨道板长度4个轨道结构参数对CA砂浆应力的影响规律,并通过应力匹配图得到合理的轨道结构参数匹配。得到的结论是CA砂浆弹性模量是对CA砂浆应力影响最敏感的参数;轨道板的混凝土等级、CA砂浆弹性模量、隔振垫刚度及轨道板长度4个轨道结构参数对CA砂浆最大拉应力的影响远大于对CA砂浆最大压应力的影响;通过应力匹配图,提出较为合理的轨道结构参数匹配:轨道板使用C80等级的混凝土、CA砂浆取中低弹模3 000 MPa、隔振垫刚度取0.04 N/mm~3、轨道板长度取4.097 m。     

减振型无砟轨道对CA砂浆力学性能要求研究

为研究城市轨道交通地铁线路减振型无砟轨道的使用对CA砂浆力学性能的要求,基于有限元理论,建立减振型单元板式无砟轨道的梁－体模型。一方面,研究减振垫的刚度对CA砂浆的变形和受力影响;另一方面,研究CA砂浆自身的弹性模量对其本身变形和受力的影响。研究结果表明：由于减振垫自身刚度较小的缘故,导致CA砂浆承受较大拉应力而存在受拉破坏的危险,随减振垫刚度的减小,CA砂浆和上部结构均会出现较大变形,进而影响轨道平顺性和行车安全;随CA砂浆自身弹性模量的增大,CA砂浆层所受拉应力随之增大,因此在配制高弹性模量的CA砂浆材料的同时必须保证其抗拉强度能够满足CA砂浆抗拉的要求。     

CRTSⅠ型板CA砂浆填充层质量风险管理技术研究

CRTSⅠ型板式无砟轨道结构中,轨道板与底座之间设置的40~60 mm CA砂浆填充层是其重要结构单元之一,发挥着支撑、调平、吸振和隔振作用,是高速铁路关键功能材料和复杂工艺之一,施工质量的好坏直接影响无砟轨道的耐久性和列车运行的平稳性及安全性。针对CA砂浆工艺性试验的要求以及宁安铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的特点,对CA砂浆工艺性试验和填充层灌筑等关键技术进行研究,利用质量风险管理,取得了CA砂浆拌制、灌筑等过程中一系列重要参数和施工技术,通过揭板对CA砂浆质量及外观检查,各项指标均符合要求,有效控制了CA砂浆灌筑质量,对今后高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道施工具有借鉴意义。