市域快线双块式轨枕结构参数优化研究

相较城市轨道交通线路,市域快线的设计要求更高,采用双块式轨道结构可以进一步提高其安全性、平稳性和舒适性.针对广州某市域快线的技术特点和运营需求,设计了该线路双块式轨枕结构方案;并以降低混凝土温度收缩应力为原则,确定了较为合理的双块式轨枕倒圆角半径取值.建立堆放状态下的双块式轨枕结构力学分析模型,研究钢筋桁架参数对轨枕堆放力学性能的影响规律;并以钢筋等效应力和钢筋用量综合较小为优化目标,提出了较为合理的双块式轨枕钢筋桁架结构参数.     

城市轨道交通连块式轨枕整体道床配筋设计

考虑到长轨枕和短轨枕在城市轨道交通建设和运营中存在不足,针对城市轨道交通隧道断面狭小、轨道结构高度受限、施工运输不便等特点,设计了新型连块式轨枕。结合连块式轨枕特点及城市轨道交通相关标准,对隧道内、路基上及桥上整体道床进行配筋设计:隧道地段道床板混凝土在荷载组合作用下不会开裂,则根据构造配置钢筋;桥梁和路基地段在荷载组合作用下,道床混凝土会开裂,则其道床配筋由裂缝限值控制。     

双块式轨枕吊装堆放受力分析

研究目的:双块式无砟轨道的轨枕为工厂预制的钢筋混凝土结构,因此轨枕吊装、堆放是双块式无砟轨道施工中不可避免的环节。当轨枕多层堆放时,下层轨枕的桁架钢筋要承受其本身和上层所有轨枕的自重。因此,应对双块式轨枕运输、吊装、施工中可能出现的临时荷载进行强度检算。研究结论:双块式轨枕的强度检算主要是对堆放状态下轨枕桁架腹筋受力进行分析,使轨枕的桁架钢筋保持正常工作状态。本文对双块式轨枕堆放层数,给出了限制条件以及施工维护指导意见。     

城市轨道交通用新型连块式轨枕设计研究

针对目前我国城市轨道交通项目普遍采用的预应力混凝土长枕及普通混凝土短枕进行了优缺点对比分析,借鉴高速铁路双块式无砟轨道中双块式轨枕的连接方式,研发设计了一种适用于城市轨道交通项目的新型轨枕结构——连块式轨枕。新设计实现了轨道精度易控、施工运输便捷、道床整体性强的设计目标。通过检算分析论证了新型轨枕具有足够的承载、抗变形能力,在城市轨道交通项目中具有较高的推广应用价值。     

城市轨道交通中钢筋桁架轨枕式整体道床配筋设计

结合最新研发的城市轨道交通钢筋桁架轨枕,采用允许应力法进行了城市轨道交通钢筋桁架轨枕式整体道床的配筋设计。设计中针对不同地段整体道床特点,采用不同的荷载组合方式,合理确定了不同地段道床配筋。计算结果表明:列车荷载弯矩、翘曲弯矩以及基础变形附加弯矩是影响配筋的主要因素,特别是基础变形对配筋的影响最大;相比较而言,温度力影响相对较小。因此,严格控制基础变形,特别是路基地段的路基沉降,能够有效地减少配筋量。     

钢管混凝土轨枕方案设计与受力性能对比分析

提出钢管混凝土轨枕的2种设计方案,方案1为2根外径42 mm长2 m的钢管混凝土构件连接混凝土轨枕块,方案2为2根外径33 mm长2 m的钢管混凝土构件连接混凝土轨枕块。建立钢管混凝土轨枕受力分析模型,通过理论公式计算和有限元仿真分析,分别对2种设计方案的轨枕在堆放、起吊、施工架设过程中关键部位的压力与变形进行研究。计算结果表明:2种方案的轨枕在堆放、起吊、施工架设过程中受力性能均满足要求,但方案2受力与变形明显大于方案1,因此推荐采用方案1。     

钢管混凝土双块式轨枕无砟轨道结构疲劳性能试验研究

新型钢管混凝土(CFT)双块式轨枕克服了桁架钢筋双块式轨枕存在的生产制造复杂、存放易锈蚀、运营阶段易开裂等问题,可广泛应用于高速铁路和城市轨道交通无砟轨道结构。为检验CFT双块式轨枕无砟轨道结构的疲劳性能,采用11根预制CFT双块式轨枕现浇制作足尺无砟轨道结构节段模型,开展橡胶隔振垫式减振轨道和现浇整体式轨道节段的疲劳试验,揭示其疲劳损伤特性,分析典型疲劳加载循环次数后静载作用下轨道结构应变和变形分布及其演化规律。研究结果表明：1.5倍静轴重的疲劳荷载累计作用500万次后,减振节段及整浇节段CFT双块式轨枕无砟轨道结构混凝土均未出现肉眼可见的裂缝,轨枕与现浇道床整体工作性能良好,疲劳性能满足规范要求;停机开展静载试验过程中轨道结构各测点混凝土横向应变值随荷载增大而近似线性增大,最大拉压应变值均远小于混凝土的极限应变值,工作状态良好;轨道整浇节段道床板中处于整体受拉的状态,可见设置层间连接钢筋实现了道床与底座的共同工作;疲劳试验过程中轨道结构测点竖向位移值总体随着静载的增大而逐渐增大,位移量级较小,满足规范要求,减振轨道节段竖向位移值及其变化率大于整浇轨道节段。研究结果可供类似研究及钢管...     

钢管混凝土轨枕结构设计方案

SK-2型双块式无砟轨道由双块式轨枕通过现浇钢筋混凝土组成,在无砟轨道结构类型中经济性好、维修工作量少,但我国并不拥有核心知识产权,导致其无法在我国企业承包的海外项目中应用。同时,SK-2型双块式轨枕存在长期存放容易生锈、运营过程容易产生裂纹等缺陷。在总结双块式无砟轨道结构应用经验基础上,提出一种应用于现浇道床板式无砟轨道的新型轨枕设计方案——钢管混凝土轨枕,并进行试验验证。试验表明:采用外径42mm钢管混凝土构件在0.75kN的垂向荷载作用下,轨枕处于2mm弹性变形范围内;钢管混凝土构件与轨枕块连接力为60～80kN,具有良好的连接性能。轨枕连接骨架用钢量少,不需要专用大型设备,施工方便,与道床板连接紧密可靠,适用于高速铁路、客货共线、重载铁路及城市轨道交通,为完善我国现行无砟轨道体系,满足"一带一路"建设需求,具有重要意义。     

基于响应面法的双块式轨枕多目标优化分析

为得到双块式轨枕的最优设计参数组合,采用通用有限元软件ANSYS建立双组桁架双块式轨枕的计算模型,详细分析上主筋直径、下主筋直径、连接筋直径、桁架总高度和下主筋间距对双块式轨枕力学特性的影响。基于Box-Behnken试验设计方法,建立堆放工况下桁架钢筋等效应力和垂向位移的响应面函数,并以钢筋等效应力和垂向位移为优化目标函数,对双块式轨枕进行多目标优化分析。结果表明:随着下主筋直径、连接筋直径和桁架总高度的增加,桁架钢筋等效应力和垂向位移均逐渐减小;下主筋直径、连接筋直径、桁架总高度和下主筋间距对于堆放工况下的双块式轨枕力学性能的影响较显著,而上主筋直径对双块式轨枕力学性能的影响相对较小;当上主筋直径、下主筋直径、连接筋直径、桁架总高度和下主筋间距分别为10,9,8,113 mm和70 mm时,双块式轨枕具有较好的力学性能。     

基于欧标的埋入式无砟轨枕结构设计方法研究

研究目的:欧洲标准是国际铁路市场采用的主要铁路设计标准之一,掌握欧洲标准的设计理论和计算方法是实施海外铁路项目的必要条件。本文以1 676 mm宽轨距埋入式无砟轨枕为例,研究基于欧洲标准的无砟轨枕设计方法,推导轨枕荷载弯矩、混凝土预应力损失的计算过程,分析轨枕结构承载能力及静载、动载和疲劳试验荷载计算方法,通过设计案例再现采用欧洲标准指导宽轨距无砟轨枕设计方法。研究结论:(1)欧洲标准就枕上垂直动压力考虑因素较多,以扣件弹性衰减系数、速度系数、纵向荷载分配系数和支承缺陷引起的纵向荷载分配影响系数在计算公式中体现;(2)轨枕混凝土预应力损失包括锚具变形引起的预应力损失、放张前预应力钢筋松弛损失、钢筋放张时混凝土弹性变形产生的损失和时变损失,时变损失的计算方法反映了环境条件、轨枕尺寸、混凝土品类和加载龄期对时变损失的影响;(3)轨枕混凝土承载能力检算应考虑施工荷载引起的枕中截面正弯矩和轨下截面负弯矩;(4)本研究成果可应用于海外铁路轨道工程设计。     

CFT轨枕钢管结合位置优化研究

由于钢管混凝土构件与混凝土轨枕块结合位置的设计尺寸对其在吊装与施工过程中受力影响显著,为研究钢管混凝土构件距离轨枕块底部的距离、钢管混凝土构件之间的间距,建立有限元模型分析钢管混凝土构件中心与混凝土轨枕块底部距离H分别取30,40,50和60mm时混凝土轨枕的受力情况,同时分析2钢管混凝土构件中心距离L分别取140,150,160,170和180 mm时,混凝土轨枕的受力情况。计算结果表明:H取50 mm,L取150 mm时混凝土轨枕块受力最优。     

路基上双块式无砟轨道道床板空间力学特性研究

研究不同荷载作用下,高速铁路路基上双块式无砟轨道道床板空间力学特性。钢轨及道床板中钢筋用梁单元模拟,道床板、双块式轨枕、支承层以实体单元模拟,钢轨与道床板、道床板混凝土与钢筋、支承层与路基之间的连接用弹簧单元模拟,建立了可考虑混凝土开裂的路基上双块式无砟轨道三维有限元力学模型,分析了自重荷载、列车垂向荷载、不沉匀沉降荷载、温度梯度荷载作用下道床板的空间力学特性。结果表明:温度梯度荷载对混凝土纵、横向拉应力的影响最为显著;在列车荷载、不均匀沉降及温度梯度荷载作用下,钢筋纵向拉应力均超过了20 MPa;不同荷载作用下,支承层厚度、支承层弹性模量、道床板厚度等参数变化对混凝土和钢筋力学特性的影响不同;混凝土和钢筋纵向拉应力随着道床板裂缝间距的增加而增大。     

顶推法施工的曲线连续梁桥截面实测应力分析

在采用顶推法施工的曲线连续梁桥的主梁内预埋的钢筋计测得的混凝土应力远大于理论经计算结果,这主要是由混凝土收缩徐变变形中的非弹性变形包含在钢筋计中引起的。本文提出了用于扣除混凝土实测应力中收缩徐变非弹性变形影响的两种计算方法,并且将徐变对实测应力影响计算进行了特殊考虑,在一座大桥进行施工监控中使用取得了较好的效果。     

新型减振Vanguard扣件短轨枕轨道工程施工技术

与环境的协调是城市轨道交通实现可持续发展的生命。介绍广州地铁三号线采用的新型减振Vanguard扣件系统短轨枕轨道的减振降噪原理、结构性能和施工技术,包括组装轨排、铺设道床底层钢筋、铺设轨排、浇筑支墩混凝土、铺设上层钢筋、浇筑道床混凝土。     

复合锚固技术在混凝土轨枕中的应用

采用分离式有限元模型,分别对复合锚固混凝土轨枕和普通混凝土轨枕中的纵向主筋与混凝土之间的相对粘结滑移进行了分析,揭示出这两种轨枕的钢筋滑移规律以及纵向主筋应力沿轨枕长度分布的不同,通过对比分析得出复合锚固结构在抑制钢筋滑移,缩短预应力筋锚固长度方面有显著作用,增强了轨枕的抗疲劳性能.     

时速160 km城市轨道交通双块式轨枕设计

为研究城市轨道交通有挡肩双块轨道结构的稳定性,依托国内首条时速160 km城市轨道交通线路-北京轨道交通新机场线,对有挡肩双块式轨枕进行尺寸设计及配筋设计:(1)结合线路特点,对有挡肩双块式轨枕承轨台抗压能力及挡肩抗剪能力进行检算;(2)为计算桁架钢筋受力情况,通过有限元模型计算起吊、堆载、施工上人3种工况下双块式轨枕的受力情况。计算结果表明,起吊及施工上人荷载对双块式轨枕的受力性能影响不大;堆载对其受力性能有较大的影响,双块式轨枕的堆放层数不应大于6层。     

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...     

双薄壁墩T构转体桥0号块悬臂施工过程空间应力研究

针对双薄壁墩的T构转体桥0号块内部结构复杂,施工阶段桥梁结构受力情况发生变化,以太白集特大桥T构桥为研究对象,对其悬臂施工阶段控制工况0号块进行空间应力分析。采用实体有限元软件MIDAS-FEA建立0号块与刚构双薄壁墩局部精细化有限元分析模型,以不同施工阶段梁段受力情况为荷载工况,通过圣维南原理在1号块块端施加荷载,分析悬臂施工过程0号块以及双薄壁墩空间受力情况与应力分布特点,为实际工程施工提供相应参考。研究结果表明,在悬臂施工阶段2种最不利状态下0号块与双薄壁墩均处于受压的状态,0号块横隔板受到很小的拉应力,双薄壁墩受到的压应力小于0号块所受到的压应力,T构转体桥最不利施工阶段为桥梁处于最大双悬臂状态时。     

干旱风沙地区高速铁路双块式轨枕设计研究

双块式轨枕作为双块式无砟轨道的重要组成部分,承受列车荷载并将荷载传递给道床板。武广、郑西高速铁路中分别采用了CRTSⅠ型、CRTSⅡ型双块式无砟轨道结构。对于兰州至乌鲁木齐第二双线,全线多处于严寒、温差大、风沙大、日照强、干旱缺水等恶劣自然气候条件下,国内外尚无类似条件下铺设双块式无砟轨道的工程实践。结合沿线气候特点易造成双块式轨枕沙埋、磨蚀等病害,提出加高承轨台、改进桁架筋布置、增加挡肩内配筋、枕内钢筋绝缘等措施,解决了气候对双块式轨枕带来的不利影响,并在全线得到推广应用。     

与既有地铁线路接轨道岔施工方案研究

研究目的：以上海地铁M8线与既有的上海地铁1号线在人民广场站接轨的工程为例，对地铁接轨道岔的施工方法、施工工艺进行分析研究。 研究方法：搜集既有线轨道设计标准、调查研究接轨道岔现场情况及工作环境，制定施工设计原则，选择合理的施工方案并结合实际情况选用新材料。 研究结果：与既有地铁线路接轨道岔施工方案，最终采用间隔抽换正线与道岔共用短轨枕和扣件。 研究结论：施工前应做好既有线无缝线路的放散，施工全部结束后恢复道岔两端的无缝线路，并加强两端线路的锁定；FFU合成轨枕侧面应做出凹凸或花纹，新老道床混凝土接触面涂刷界面剂；道岔道床始、终端及道岔道床内设置伸缩缝，排杂散电流钢筋总截面积应满足要求并保证电气连接，尤其注意侧股道床钢筋与直股钢筋的绑扎或焊接。