中俄铁路碎石道砟物理性能指标技术标准的对比研究

根据中俄铁路碎石道砟标准,对道砟物理性能指标及试验进行对比研究,得出如下主要结论:(1)中俄两国铁路线路条件、气候及道砟资源存在差异,故制定指标的侧重点不同;(2)中俄两国对集料冲击韧度试验的计算指标不同,俄罗斯标准对颗粒粉碎状况的反映不如我国试验精确、全面;(3)中俄两国道砟试验所用筛网尺寸、形状均有差异,我国试验仅采用方孔筛,俄罗斯试验兼用方孔筛和圆孔筛,这些差异会影响试验结果;(4)俄罗斯道砟试验所用样品与建设所用道砟针片状指数相同,我国标准将试样针片状指数控制在5%以内,以便对比母材差异;(5)我国硫酸钠溶液浸泡损失率试验的循环次数与当前试验循环样本浸泡质量损失率无关,俄罗斯试验最终循环次数与当前试验循环的样本质量损失率相关;(6)俄罗斯标准对道砟电导率、天然放射性核素比活度、玄武岩集料冲击韧度试验后,经煮沸处理的样本质量损失率等有特殊要求。     

中美铁路道砟试验的比较研究

中美两国规范将道砟分为面砟和底砟,其中中国面砟需检测7项性能16个物理参数,底砟需检测4项性能6个参数;美国面砟需检测5项性能7个参数,底砟需检测5项性能8个参数。通过比较两国铁路道砟的试验规范,得出以下结论:(1)中国规范对于底砟给出了固定的颗粒级配范围,方便了施工选材;美国规范中底砟的颗粒级配与面砟及路基填料的颗粒级配有关,更合理地体现了底砟的过渡作用;(2)中国规范固定了试样的颗粒范围及数量,简化了试验操作但使得结果不能反映全部道砟的性能;美国规范中道砟的性能参数多通过试样的颗粒级配百分率计权求得,结果能全面反映道砟性能且适应于任何粒径的道砟;(3)中国规范缺少试验数据偏差的内容;美国规范对试验的重复性偏差及复现性偏差均有详细要求。     

道砟压实质量与颗粒运动关联特征及内在机制研究

级配较为均匀的道砟其捣固(压实)质量对铁路有砟道床的服役性能起着至关重要的作用.然而,目前尚无统一的标准或规范可用于指导和控制道砟捣固(压实)参数选择,传统的路基填料压实也未能考虑散体颗粒的自组织行为和细观运动特征等.基于正交设计方案开展缩放道砟级配的室内旋转压实试验,在试样的不同位置预置了新型智能颗粒传感器用于监测旋转压实过程中颗粒的运动参数,揭示道砟压实质量与颗粒运动参数的关联特征,从颗粒细观运动角度探究压实机理,提出考虑颗粒细观运动特征的压实度控制新指标.研究结果表明:智能颗粒传感器可用于测量旋转压实过程中粗颗粒的细观运动参数;3个方向的相对旋转模式与旋转压实过程中试样干密度和高度的变化直接相关,据此可将压实过程分为初始压实、旋转压密和稳定压密等3个阶段;试样上部位置处智能颗粒传感器的相对转角可作为新的压实度控制指标.研究成果有望为铁路道砟的室内外压实技术选取和压实质量控制提供技术参考和指导.     

道砟颗粒的精细化建模及对道床力学性能影响

用离散元法对道床进行模拟,建立能拟合真实道砟颗粒形态的球簇单元模型。对由不同级配、颗粒外形道砟组成的道床建立箱体模型,重点分析颗粒级配与颗粒外形对道床力学性能的影响。分析结果表明:合理级配的道床比单一粒径的道床具有更好的力学性能;在颗粒外形相同的情况下,级配范围较大的道床力学性能较好,但孔隙率较低;道砟颗粒外形对道床力学性能影响大,由规则外形的颗粒组成的道床力学性能明显降低。     

考虑颗粒破碎效应的道砟大型直剪试验研究

研究目的:级配碎石被广泛应用于铁路工程,在列车循环荷载和应力集中作用下颗粒破碎在所难免,并导致路基不均匀沉降,而关于碎石高应力下的颗粒破碎特性及破碎对碎石强度影响的研究较少。本文利用大型直剪仪首先对三类初始级配的道砟开展高应力下的一维压缩试验,探究高应力水平下道砟颗粒破碎及级配演化规律,然后对不同破碎状态的道砟开展大型直接剪切试验,探究颗粒破碎程度及颗粒级配状态对碎石强度的影响。研究结论:(1)颗粒破碎量随着压缩次数和粗颗粒含量的增加而增加;(2)随着颗粒破碎的加剧,细颗粒含量增加,级配曲线抬升,颗粒破碎会使材料级配朝着分形的方向发展;(3)颗粒破碎会削弱颗粒之间的咬合作用,从而降低道砟材料的内摩擦角;(4)本研究结论可为相关工程实践和颗粒破碎问题的研究提供参考。     

基于最小投影的离散元道砟模型的粒径识别

道砟颗粒形状和粒径级配对道砟道床沉降和变形有重要影响,因此采用离散元法研究道砟道床沉降问题时,需要建立反映道砟颗粒形状的模型,并合理评估颗粒模型的大小。本文利用计算几何凸包理论,建立了随机凸多面体,以模拟道砟颗粒的形状;提出了基于最小投影矩形包围面的粒径评估方法,对道砟颗粒模型的粒径大小进行了分析,并基于道砟颗粒模型的包围长方体,分析了道砟颗粒模型的针状和片状情况。分析结果表明:随机多面体道砟颗粒模型能够较好地模拟道砟颗粒形状;采用最小投影矩形包围面的评价方法能够真实地反映多面体道砟颗粒模型的粒径,该评价方法比等效粒径评价方法更精确;利用道砟颗粒模型包围长方体的数值判别方法,能有效识别随机道砟颗粒模型的针片状情况,控制针状颗粒和片状颗粒的数量。     

单一粒径组碎石道砟颗粒破碎规律试验研究

道砟颗粒破碎会影响路基的力学行为和服役性能。为定量分析颗粒形状、粒径、冲击荷载三者对碎石颗粒破碎的影响，选用单一粒径组安山岩碎石道砟颗粒，进行颗粒破碎试验研究。研究结果表明：颗粒破碎比B_g可用于定量分析道砟的颗粒破碎规律；道砟形状是控制其破碎的主要因素，片状颗粒和针状颗粒在试验中的平均质量损失率高达40%;而块状颗粒的破碎主要以磨损为主，质量损失率低于4%;颗粒破碎指标B_g和冲击荷载能量存在良好的线性关系；颗粒破碎过程可以划分为空间调整、接触破碎及平衡稳定三个阶段。     

铁路道砟材质选型分析与建议

我国铁路覆盖范围广,沿线所处地质环境复杂、气候多变,铁路运维面临巨大挑战。有砟道床作为铁路重要组成部分,其养护维修一直以来倍受关注,然而,岩石材料具有多样性和分布不均衡性,且我国道砟材质标准及选型较为单一,并未考虑地质及气候环境等因素,给铁路建设及运维带来一系列问题。针对此,总结世界各国道砟选型方式及方法,对比复杂环境道砟材质选型标准,归纳新型道砟材料,并且解释了标准中用于道砟性能量化的指标及其试验方法。对比各国所道砟材质及其配套的选型标准,得到以下主要结论：(1)针对我国现有道砟规范问题,可以考虑根据铁路沿线地质和气候等因素选择道砟材质;(2)目前仍没有方法可以快速、准确并且不破坏道床的方式来得到道床堆积密度;(3)为实现双碳目标,在有条件的新建或改建线路上可考虑选用建筑固废、工业固废等新型道砟材料。     

土工格栅加固铁路道砟的颗粒离散元模拟研究

研究目的:道砟是有砟轨道的关键构成,其变形累积将直接造成轨道的下沉破坏。随着列车运行速度的提高,道砟的变形对有砟轨道的行车安全性、舒适性和轨道养护维修工作量的影响也越来越大。因此,开展高速铁路道砟变形机理的研究具有重要意义。近年来,一些学者开始将土工格栅应用到铁路道砟的加固中,用以减小铁路道砟的沉降变形,但总体来说还不够成熟和完善。为进一步研究铁路道砟的变形机理及土工格栅加固铁路道砟的效果,本文以铁路道砟为研究对象,建立土工格栅加固铁路道砟的三维颗粒离散元模型,进行循环荷载作用下的数值试验,分别研究土工格栅不同安设位置、不同刚度以及不同网格尺寸对铁路道砟加固效果的影响。研究结论:(1)土工格栅加固铁路道砟效果明显,能够有效减小铁路道砟的沉降变形;(2)土工格栅安设位置不同,其加固效果也不同,当土工格栅距离模型箱底面100 mm时效果最好;(3)随着土工格栅刚度的增大,道砟的沉降变形逐渐减小,但当刚度增大到一定值后,对减小道砟沉降的作用有限;(4)土工格栅网格尺寸对铁路道砟加固效果有明显影响,但这种影响不是单调的,即存在一个合理的土工格栅网格尺寸使其加固铁路道砟的效果最好;(5)该研究成果对深入理解铁路道砟的沉降机理及土工格栅在铁路道砟加固中的应用均具有一定的参考意义。     

重载铁路路基填料质量对压实质量的影响探讨

重载铁路对路基压实质量要求高。本文根据我国《客货共线铁路路基工程施工技术指南》、设计单位的《新建铁路山西中南部铁路通道路基工程设计与施工参考图集》和建设单位的《山西中南部铁路通道路基施工强制性规定》,以及铁路行业路基填料分类现状,分析重载铁路路基填料的颗粒粒径、粒径级配、填料强度及性质对路基压实质量的影响。建议重载铁路路基填筑前对填料的粒径级配及强度指标做出规定,并完善路基填料分类标准。     

高速铁路路基填料质量对压实质量的影响分析

高速铁路路基填料质量对路基压实质量起着重要作用。根据我国高速铁路路基压实标准要求,以及铁路行业填料分类现状,分析了高速铁路路基填料的颗粒粒径、颗粒粒径级配、填料强度及填料性质对压实质量的影响;提出了高速铁路路基填筑前,应对填料的粒径级配及强度指标提出要求,或完善路基填料分类标准的建议。     

捣固作业对道砟破碎伤损影响规律的试验研究

通过原位捣固试验研究了捣固次数对道砟破碎的影响规律,并对道砟颗粒的典型破碎形式进行了分析.结果表明:捣固作业会引起道砟颗粒发生明显的破碎伤损,进而导致道砟整体级配发生显著变化,应在有砟道床的养护维修中予以重点关注.捣固作业最容易引起56～63 mm粒径的道砟颗粒发生破碎.对于运营期道床,捣固作业导致的道砟颗粒破碎会使2...     

循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究

为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等。研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75～22.4 mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230 kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36～5.2 mm,平均磨耗深度为0.03～0.62 mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI 3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度...     

加载位置对道砟静态压碎形式的影响研究

为了研究道砟外部接触状态变化对其静态压碎行为的影响,建立单颗粒道砟离散元模型,模拟道砟静态压碎过程,比较不同位置加载对道砟抗压强度、压碎过程以及破碎形式的影响。结果表明:加载位置的变化对道砟单轴抗压强度影响显著,并有可能改变道砟破坏形式;当上下方有稳定的受力平面时,道砟单轴抗压强度较大,压碎破坏形式为拉伸破坏;当道砟在棱角处受载时,单轴抗压强度较小,压碎破坏形式变为单斜面剪切破坏;道砟上下加载位置中心连线与加载方向有较大夹角时,道砟单轴抗压强度很小,容易发生单斜面剪切破坏。     

循环荷载下TDA掺量对一级道砟动力性能的影响

掺和废旧轮胎橡胶颗粒（TDA）改良道砟具有降低道砟磨耗、缓解废料处置压力、便于施工等诸多优点，是一种具有发展潜力的道床改良措施。采用动三轴试验和激光扫描方法，进行循环荷载作用下TDA掺量（体积比）对TDA一级道砟混合集料动力性能的影响及道砟颗粒几何形状变化规律的研究。结果表明：随着TDA掺量的增加，混合料试样轴向应变增加、动弹性模量降低、阻尼比增加，且道砟破碎率降低；TDA掺量为10%时，可在保证混合料动弹性模量和阻尼比满足要求的前提下，有效降低道砟颗粒破碎率；循环荷载作用下道砟主要在尖角、棱边及表面发生局部破坏，颗粒整体形状特征变化较小；与不含TDA试样相比，TDA掺量为10%试样的道砟颗粒局部特征综合系数减小16%,TDA可有效降低道砟颗粒局部破坏程度。     

中俄高速铁路路基主要技术标准对比研究

为厘清中俄高速铁路路基主要技术标准的异同,增进对俄罗斯技术标准的了解,更好地服务中国高铁"走出去"战略,结合中俄两国高速铁路路基设计施工相关规范,从计算荷载、路基结构、路基填料及压实标准、变形要求4个方面进行对比分析,得出以下研究结论:(1)莫喀高铁在设计时速、行车条件等方面相比我国高铁情况复杂,两国标准下的路基面计算荷载、边坡设计参数等存在差异;(2)中俄两国高速铁路路基结构形式基本类同,基床底层厚度中国标准比俄罗斯标准大0.5 m;(3)两国标准在技术体系上总体相近,但在部分技术指标上存在差异,俄罗斯在制订技术标准的过程中对我国技术标准有所借鉴;(4)中俄两国路基填料采用不同的标准,有较大差异,在应用中值得注意。     

基于三维扫描与数值技术的粗集料形状特征与级配研究

粗集料体系作为混凝土主要组成部分,其颗粒构成对混凝土各项性能的改善起到了关键作用.为优化粗集料体系颗粒构成,以实现粗集料形状特征和级配精细化、数字化分析目标,采用激光三维扫描技术获取了粗集料的点云坐标,结合三维图像技术,进行粗集料的几何形状重构与三维形状参数准确测量,并提出球度、长短轴长比、粒径离散度和级配分形维数等指...     

新建铁路采石场道碴产量和级配控制

部颁标准《铁路碎石道碴》(TB2140—90)对道碴材质、颗粒形状及清洁度、级配提出了定量指标,以便达到提高道碴质量、改善线路条件的目的。道碴的颗粒形状指标即针状、片状指数则根据已投产的采石场积累的技术资料进行分析判定。由于缺少完善的理论和算式,在设计中无法提出确切的参数值,往往在投产后达不到级配和清洁度的要求,副产品比率大大上升,致生产成本提高,产品质量难以控制。从道碴生产的工艺流程着手,分析探求产品、副产品比率、级配、清洁度几项指标的影响因素及控制方法。     

兰新第2双线铁路路基戈壁土填料试验研究

以兰新第2双线铁路新疆地区试验段路基工程为依托,通过室内级配试验研究该地区戈壁土填料的级配特征、沿线的变化规律及其适用性;根据室内标准击实试验和现场填筑压实试验,研究粗料含量、颗粒级配、最大粒径、压实功能和松铺厚度等主要影响因素对戈壁土填料压实性的影响规律,提出填料的改良方案。试验和研究结果表明:该地区戈壁土填料颗粒粒径分布广,粒径不均匀,填料均缺失粒径1～2mm粒组;沿线由东向西使用的填料中粗粒填料的含量越来越多,最大粒径越来越大,最大干密度呈增大趋势,最优含水量和最密实时的孔隙率呈减小趋势;适宜的松铺厚度与填料最大粒径有关,最大粒径越大适宜的松铺厚度越大,但这时底层的压实效果较差,因此需要控制最大粒径;松铺厚度与地基系数之间呈反比关系;在其他施工工艺相同条件下,压路机吨位增大,地基系数和二次变形模量值显著增加。     

轨道交通设备用聚酰亚胺/氧化铝纳微米复合材料的制备及性能研究

聚酰亚胺薄膜作为高速列车变频牵引电机重要的绝缘材料被广泛应用于电机绝缘系统.采用一定比例的微米级、亚微米级、纳米级3种粒径的氧化铝级配混合获得了复合填料,并通过原位聚合法制备了面向轨道交通的绝缘聚酰亚胺/氧化铝纳微米复合材料,研究了不同氧化铝颗粒粒径级配和亚胺化终止温度对复合材料性能的影响.结果表明,氧化铝3种颗粒粒径...