高速铁路桩板结构路桥过渡段无砟轨道动力特性试验研究

桩板结构被广泛应用于我国高速铁路深厚软土地区地基处理,其对路基与桥梁间不均匀沉降控制具有显著效果,但针对桩板结构路桥过渡段上无砟轨道的结构动力特性却鲜有研究。以杭长高铁桩板结构路桥过渡段为研究对象,采用现场实车测试,分析不同行车速度下过渡段和相邻桥梁上无砟轨道结构动力特性及其差异。研究结果表明,随行车速度增加,钢轨和轨道板加速度呈指数增长,轨道板动位移呈线性增长;同一行车速度下,过渡段和桥梁上轨道结构振动无突变现象,差异性小;由行车测试数据拟合结果预测行车速度达到350 km/h时,过渡段上钢轨加速度约为2 324 m/s~2,轨道板动位移约为0.49 mm,轨道板加速度约为17.89 m/s~2。     

无砟轨道跨涵洞桩板结构路基及过渡段设计

结合遂渝线无砟轨道路基综合试验段,以桩板结构路基段为研究对象,根据无砟轨道桩板结构路基段所经不同地形,在分析其结构特点和使用要求基础之上,研究了桩板结构路基、跨涵桩板结构路基及桩板结构路基过渡段的设计方法及理论,最终通过桩板结构路基强度、稳定与变形检测,进一步评价无砟轨道桩板结构路基的适用性。结果表明,桩板结构路基承载板长度以20～50m为宜,板与板之间设置宽度为2cm伸缩缝,设伸缩缝处的板与桩通过设置承台进行连接;对跨涵桩板结构特殊路段采用不等跨纵向桩间距方法(一般桩板结构路基纵向间距采用5.0～7.5m,跨涵工点采用10.0m)均满足铺设无砟轨道横向及竖向位移的设计要求;桩板结构路基过渡段采用搭板连接,进一步提高了桩板结构路基的抗裂性能。     

桩板结构路桥过渡段的动力学仿真分析研究

研究目的:在西宝高铁项目路基设计过程中多处采用了埋入式桩板结构,为了判定其与桥梁连接处的过渡段的实际工程表现,对这些过渡段进行动力学仿真模拟计算,并将计算结果与一般传统过渡段进行对比分析.希望这种过渡段设计和仿真计算的方法能为今后的高铁路桥过渡段设计工作提供借鉴和参考.研究结论:(1)桩板结构过渡段的车体竖向振动加速度...     

桩板结构路基的动力响应分析

桩板结构路基-无砟轨道结构是一种相对较新的结构。因此,结合变形控制条件对桩板结构的匹配和动力特性进行数值模拟分析是很有意义的。本文通过动力响应包括动变形、动应力和基面加速度等分析,讨论地基处理的范围和深度、桩端持力层的刚度等问题。研究表明,增大桩径和增大桩端持力土层的承载力或刚度均是降低变形的有效措施。根据断面竖向变形的影响范围,通过对承台两侧宽5 m、深10 m范围内的地基进行处理,对于减少变形是有效的。此外,本文提出的桩板结构-无砟轨道路基横断面尺寸可供设计参考。     

架空式桩板结构动力特性原位激振试验研究

架空式桩板结构路基在非埋式桩板结构路基的基础上不再设置桩周路基填土,具有一定架空高度,有效减少了路基填料用量,降低了路基建设占地和缩减了施工周期。然而,由于板-土之间无直接传力,架空式桩板结构路基动力荷载传递模式发生改变,其是否还具有良好的动力特性尚处未知。因此,依托贵南高铁某架空式桩板结构路基试验段工程,开展了原位扫频激振试验。试验结果表明,在2～15 Hz变频动载作用下,架空式桩板结构路基动力响应随加载频率增加呈指数式增长规律,各项振动响应参数变化无峰值,反映在激振频率范围内架空式桩板结构路基未发生共振现象;承载板、托梁和桩基动应力总体上随激振频率的增大呈线性增长,架空式桩板结构主筋动应力从上部承载板至下部桩基呈较小增大规律,这说明架空式桩板结构路基能够有效地将上部动载产生的动应力通过承载板和托梁传递至桩基;架空式桩板结构路基综合动刚度随加载频率增加呈线性增大规律,对比非埋式桩板结构路基和传统土质填筑路基,架空式桩板结构路基具有更大的综合刚度,能有效抵抗外荷载引起的变形。综合变频试验结果可知,架空式桩板结构路基具有良好的受力与变形协调特性和振动特性。研究成果可为架空式桩板结构路基的...     

轨道过渡段动力特性的有限元分析

运用有限元方法和Lagrange方程,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出车辆单元和轨道单元,推导2种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,并用Matlab编制了计算程序.利用文中提出的车辆单元和轨道单元,考虑列车速度、路基刚度以及过渡段轨道不平顺和路基刚度综合影响因素对轨道过渡段动力特性进行分析.分析表明:过渡段路基刚度突变对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随着列车速度的提高而增大;过渡段轨道不平顺和路基刚度变化2种因素同时存在对钢轨垂向加速度和轮轨作用力的影响非常明显,其峰值远大于1种影响因素引起的动力响应;列车速度、路基刚度以及过渡段轨道不平顺和路基刚度综合影响因素对车体垂向加速度的影响甚微,其原因是车体附有的一、二系弹簧阻尼系统起到了很好的减振作用.     

无碴轨道桩板结构路基在地震荷载下的动力响应分析

结合遂渝线无碴轨道桩板结构路基,采用天津(1976年)地震波,基于弹塑性本构关系,建立桩、板和土体的三维实体模型,利用有限元软件ANSYS,对桩板结构路基在地震荷载下的动位移、加速度及竖向应力的动力响应进行数值模拟。分析计算结果可知,在地震荷载下桩板结构路基不同位置处的动位移、加速度响应基本一致,滞后现象不明显;桩底持力层的动位移、加速度幅值略小于其他位置。相对于输入的地震加速度,桩板结构路基响应的加速度幅值被放大,而对应的时刻都滞后于输入的加速度最大值的时刻。在桩截面处的承载板受力不利,所以在桩截面处的板截面需加固处理以满足抗震设计要求。桩的存在对周围土体的动力响应有一定的影响,但总体来说,影响程度很有限。     

大跨桥上减振轨道过渡段动力特性分析

为了研究大跨桥上减振轨道过渡段的动力特性,基于多刚体动力学与有限元法理论,建立高速列车-无砟轨道-大跨桥刚柔耦合动力学模型,分析大跨桥挠曲变形对桥上减振轨道过渡段动力特性的影响,并在此基础上进一步分析橡胶垫层刚度、过渡段长度等因素对该过渡段动力响应的影响规律。研究结果表明：大跨桥挠曲变形主要对钢轨挠度变化率的影响显著,对轮轨垂向力、车体加速度的影响较小,分析桥上减振轨道过渡段动力特性时应考虑大跨桥挠曲变形。当减振轨道橡胶垫层刚度大于0.1 N/mm3时,普通轨道与减振轨道连接处的刚度差易使钢轨挠度变化率超限,但在轨下基础刚度突变处增设过渡段可保证钢轨挠度变化率控制在限值以内。过渡段建议采用刚度分级的过渡方式,每级过渡2块轨道板,刚度比不宜小于1.1。钢轨挠度变化率总体上随过渡段长度的增大呈负相关变化,当过渡段长度大于20 m时,钢轨挠度变化率峰值变化明显;当过渡段长度大于30 m时,钢轨挠度变化率峰值变化不明显。综合考虑行车安全性以及施工成本等因素的影响,过渡段长度建议取20～30 m。     

无碴轨道桩板结构路基离心模型试验研究

通过无碴轨道桩板结构路基的离心模型试验,研究了桩板结构路基的沉降特性以及桩土相互作用。研究结果表明桩板结构路基施工完成放置5个月后路基面沉降结束,基本达到稳定,通车运营12个月后路基面稳定;桩板结构路基的桩基属于长径比较大的钻孔灌注嵌岩桩,其荷载传递具有摩擦型桩的特性。     

高速铁路路桥过渡段变形限值与合理长度研究

运用车辆-轨道-路基大系统相互作用的动力学理论,对高速列车通过路桥过渡段的动力学性能进行分析.结果表明,路桥间轨道基础刚度的变化对行车的安全和舒适性影响甚微,由路桥结构的不均匀沉降引起的轨面弯折变形对行车的影响则非常剧烈.在此基础上,对过渡段的变形限值与过渡段长度的确定方法提出建议.     

土路基-刚性基础板式轨道过渡段动力特性分析

研究目的：目前，我国拟在高速铁路的土路基上铺设无砟轨道，由于高速铁路的轨道要求有更高的平顺性和舒适性，因此本文从车辆-轨道耦合大系统的角度出发，探讨土路基与刚性基础的过渡区段的动力特性，以期为过渡段的设计和施工提供理论支持和参考依据。 研究方法：基于车辆-轨道耦合动力学理论，建立了土路基-刚性基础过渡段模型，编制了动力学仿真计算程序，对过渡段的动力特性进行了仿真计算分析。 研究结论：在土路基-刚性基础过渡区段，轨道基础刚度差产生动力作用不是很大，但钢轨挠度变化显著；差异沉降对轮轨系统的动力作用十分剧烈，考虑30mm／10m的差异沉降，车体加速度达到1．0m／s。时，接近舒适度管理目标值0．13g；随着速度的提高，动力作用加剧，当运行速度从250km／h提高到350km／h时，最大轮轨垂向作用力从92kN提高到104kN，而最大车体加速度从1．0m／s^2提高到1．4m／s^2，此时已经超过了安全限值；过渡段的设置长度宜以车体加速度为主，最大差异沉降为30mm的过渡区段，过渡段的长度可以设置在25—30m之间。     

一种确定轨道过渡段长度的新方法

运用车辆－轨道耦合动力学理论，以有碴轨道和无碴轨道的过渡段为例，进行了车辆－轨道过渡段垂向动态相互作用的仿真研究。指出了在确定轨道过渡段长度时，所采用的动力学性能评价指标，提出了确定轨道过渡段长度的方法。     

铁路客运专线路涵过渡段动力特性试验研究

通过对秦沈铁路客运专线钢筋混凝土盖板涵沈端路涵过渡段DK47+076(下行线)进行动力响应现场测试和沉降观测,分析了级配碎石路涵过渡段的动应力、动位移和振动加速度与列车速度的关系,以及动力响应沿线路纵向变化规律。试验研究结果表明:级配碎石过渡段能减缓路涵间沉降差;动应力、动位移、振动加速度三者均受行车速度影响不大:各测点振动加速度的增值范围没有超过1 m/s2,动位移的变化范围集中在0.1~0.55 mm之间;动应力、动位移、振动加速度三者的最大值点均发生在线路纵向距涵洞顶中心线10.2 m处。这将对正确设计高速铁路路涵过渡段、保证列车平稳、安全行驶提供重要的借鉴作用。     

湿陷性黄土地区轨道交通桥隧过渡段处理措施研究

在湿陷性黄土地层中建设轨道交通工程在国内已有大量研究成果及工程案例,但轨道交通桥隧过渡段穿越大厚度湿陷性地层目前暂无工程经验可以借鉴。文章以西安北至机场城际轨道交通项目空港新城—机场（T5）区间桥隧过渡段工程实例为背景,对穿越大厚度湿陷性黄土的轨道交通桥隧过渡段的地基及结构处理开展方案研究,提出安全、可靠、经济的设计方案及处理措施,可为类似工程提供一定的参考和借鉴。     

桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向力学特性研究

由于隧道的遮挡作用,桥隧过渡段无砟轨道无缝线路表现出特殊的纵向力学特性。通过对笔架山隧道内外气温为期2年的监测,得到隧道内外气温分布规律,并建立桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向相互作用模型,分析桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向力学特性影响因素。结果表明：(1)监测时间内,笔架山隧道最高和最低气温分别为43℃和-14℃,隧道内外最大气温差为23℃,隧道气温过渡段长50 m;(2)考虑隧道内外温差时钢轨纵向位移显著增大,高温季节应加强对临近隧道洞口简支梁上钢轨爬行量监测,钢轨附加拉力有所增大,在桥隧过渡段无砟轨道无缝线路设计时应考虑隧道内外温差的影响;(3)隧道气温过渡段长度和扣件纵向阻力对钢轨纵向位移和钢轨附加压力影响显著,钢轨纵向位移随过渡段长度和扣件纵向阻力增大而显著减小,钢轨附加压力则随过渡段长度和扣件纵向阻力增大而显著增大。     

桩板结构技术应用研究

桩板结构是一种新型的结构形式,在国内外均有一定的工程应用,但理论研究滞后于工程实践。在仅有的理论研究中,大多是做一些有限的试验和少量的数值分析,目的主要是验证该工程设计的正确性。主要对桩板结构在我国的提出背景,桩板结构的构造形式、国内外研究现状、存在的问题进行阐述。并在此基础上,对桩板结构需要开展的研究内容进行分析探讨。     

提速铁路过渡段的动力响应测试分析

为了评价提速线路路桥过渡段对于轨道结构动力响应的改善程度,本文对京九线过渡段的设计及轨道动力响应测试进行了研究,过渡段的设计采用20m的级配碎石填筑,轨道动力响应测试参数为钢轨垂直力、钢轨加速度、轨枕加速度。测试表明,当路桥连接处设了轨道过渡段时,列车从低刚度轨道到高刚度轨道时,钢轨垂直力、钢轨加速度、轨枕加速度是由小逐渐增大的,没有突变;当列车从高刚度轨道到低刚度轨道时,钢轨垂直力、钢轨加速度、轨枕加速度是由大逐渐减小,没有突变。当路桥连接处没有设置轨道过渡段时,列车从高刚度轨道到低刚度轨道运行时,其动力响应突然减小,有突变。通过对设有过渡段及没有设过渡段的路桥连接处实测分析可知,当列车速度小于200 km／h时,采用长度为20 m的级配碎石填筑轨道过渡段,对减小过渡段轨道动力响应非常有利。     

铁路路桥过渡段合理长度研究

本文系统地研究路桥过渡段的力学特性和设计计算理论,确定了合理的路桥过渡段长度.利用离散化模型模拟轨道系统,建立了有砟轨道结构路桥过渡段的有限元计算模型,利用通用有限元程序ANSYS进行轨道结构过渡段的动力分析.分析了在动力作用下,过渡段长度对钢轨竖向位移以及由位移差引起的转角和基床表面应力的影响;研究不同轨下基础的竖向刚度差以及行车速度对轨道过渡段动力性能的影响,提出了确定过渡段长度的部分理论依据.     

京秦线提速路涵过渡段动力仿真与试验对比

结合京秦线提速改造工程进行了列车 路基动力仿真计算。在不同速度条件下,通过对路涵过渡段加固前后状态下机车车辆运行安全舒适性指标、轨道及路基主要动力性能指标的分析计算,对京秦既有线路涵过渡段提速到200km/h的适应性及加固方案的可行性提出了相应评价意见与建议,并与随后的实车试验进行了对比。试验测试结果验证了仿真分析的可靠性。     

路桥过渡段轨道结构动力特性分析

为研究路桥过渡段和既有桥头线路对动车组动力作用的影响,在胶济线选择K68+475新建路桥过渡段和K34+272既有桥头线路两个工点,对CRH2型动车组通过试验点线路时的动力学特性进行了测试;分析动车组通过路桥过渡段和既有桥头线路时钢轨垂向力、垂向位移、轨道刚度、轮载波动的测试结果,提出了动车组通过路桥过渡段和既有桥头线路的动力特性变化规律,可为路桥过渡段设计和维护提供参考。