钢管混凝土轨枕凹槽尺寸优化设计研究

钢管混凝土轨枕(CFT轨枕)的凹槽尺寸和位置设计需通过计算分析确定最优范围,从而进一步提高道床与轨枕块的结合性能.为研究钢管混凝土轨枕凹槽尺寸和位置变化对轨枕块和道床板受力性能的影响,建立钢管混凝土轨枕无砟轨道的三维有限元模型,分析在列车荷载和温度荷载同时作用下凹槽的长度、宽度、深度以及凹槽端部与轨枕端部距离、凹槽底面与轨枕底面距离取不同值时轨枕块和道床板受力性能的变化规律,同时确定合理的取值范围.研究结果表明:1)轨枕凹槽尺寸和位置的不同会对轨枕块和道床板的受力性能产生影响;2)当长度取值范围为300～340 mm,宽度为55～65 mm,深度为20～25 mm,端部距离为143～163 mm,底部距离为40～50 mm时,轨枕块和道床板应力值较小,受力最优.     

树脂合成轨枕强度分析

基于有限单元法,依据轨枕实际受力情况建立有限元模型,对钢桁梁明桥面上设计铺设的以玻璃纤维与树脂为主要材料的合成轨枕强度进行分析,主要对合成轨枕的横向强度、纵向强度和合成轨枕材料对螺纹道钉的抗拔强度随合成轨枕尺寸变化的规律进行分析,研究结果表明:在合理尺寸范围内,合成轨枕尺寸的变化对其横向强度与纵向强度各方向的应力影响较小;合成轨枕的横向强度与纵向强度能满足规范要求。对合成轨枕纵向强度分析得出,合成轨枕沿玻璃纤维方向的强度预留不足,建议提高合成轨枕沿玻璃纤维方向强度。对合成轨枕抗拔强度分析得出,在合理尺寸范围内,随合成轨枕宽度增加,垂直方向螺纹平均拉应力随之减小,但减小率较小;随厚度增加,轨枕纵向最大拉应力整体为递减趋势;随着合成轨枕尺寸变化,其他各方向的应力变化不明显;合成轨枕能满抗拔强度的要求。     

新型明桥面轨枕板式无砟轨道结构参数研究

钢桁梁桥由于其承载性能好和跨越能力较强等优点,在大跨度铁路桥梁中被广泛采用。但大跨度钢桁梁桥具有跨中挠度大、梁端转角大和温度变形敏感等特点,为了减小大跨度钢桁梁桥二期恒载、适应桥梁变形特性,在大跨度钢桁梁桥上采用新型明桥面轨枕板式无砟轨道结构。以南沙港铁路某大跨度钢桁梁桥铺设新型明桥面轨枕板式轨道为背景,采用有限元法建立大跨度钢桁梁桥上轨枕板式无砟轨道结构计算模型,研究了轨枕板结构参数对轨道受力与变形的影响,确定轨道结构的合理尺寸与参数。结果表明:轨枕板的外形尺寸直接影响其受力和变形特征;板下垫层的厚度对垫层的受力特性的影响较大;建议南沙港铁路某大跨度钢桁梁桥上采用具有2组承轨台、宽度为2800 mm的轨枕板,轨枕板厚度为280 mm,板下垫层厚度为120 mm。     

高速铁路大跨度钢桥上树脂枕轨道方案研究

研究目的:为了研究树脂轨枕应用于高速铁路大跨度钢桥上的可行性,采用有限元方法建立树脂枕轨道结构模型,根据钢轨位移、应力、弯矩、扣件安装空间以及轨枕与桥梁间的连接空间等方面的要求,对树脂轨枕的高度、宽度、长度、支承间距、缓冲垫层刚度等进行分析研究,提出适合高速铁路大跨度钢桥上树脂轨枕的合理参数取值。研究结论:(1)轨枕宽度主要取决于其经济性和扣件安装空间,取200~300 mm即可满足轨道使用的力学要求;(2)轨枕高度对轨枕弯曲应力有较大影响,为保证部件可靠性,建议轨枕高度取210 mm及以上;(3)枕下横向支点间距对轨道刚度、轨枕弯矩、动态轨距变化量影响很大,树脂轨枕的支点应尽量贴近钢轨中心线,避免轨枕支点力作用在两支点间的悬空部分;(4)枕下缓冲垫层刚度对轨道垂向位移影响较大,为了防止轨枕的垂向位移过大,垫层刚度应保证在750 kN/mm及以上;(5)该研究结果可应用于高速铁路大跨度桥上轻型轨道结构设计中,为类似工程提供参考。     

复合材料合成轨枕受力分析及在钢桥明桥面上的应用

钢桥明桥面的木枕存在品质下降、防腐处理不彻底等问题,导致其使用性能和寿命日趋下降,制约了运营速度、轴重和运量的提高。本文介绍了一种复合材料合成轨枕,从合成轨枕本身及其在钢桥上的安装和受力等方面进行分析,讨论合成轨枕在钢桥明桥面上使用的可行性。结果表明,复合材料合成轨枕强度指标均远优于木枕,可进行量化指标检验;在满足明桥面使用要求的前提下,复合材料合成轨枕的应力还有较大富余,截面尺寸可调整空间大。     

液压杆式自适应超高轨枕结构强度及影响因素分析

针对小半径曲线段上出现过超高与欠超高的现象,提出一种能够自动调节超高值的液压杆式轨枕,对轨枕的结构组成和工作原理作简要说明.基于有限元法建立轨枕及下部结构的三维模型,在此基础上,分析在列车荷载作用下,轨枕及下部装置在不同外轨超高状态下的结构强度,同时对比铰接件垫板面积、铰接件宽度、导向块长度和外轨支承钢块厚度等参数对轨枕及下部装置的结构强度的影响规律.研究结果表明:在承受垂向、纵向、横向荷载且轨枕外轨超高在150 mm以内时,轨枕及下部结构强度均符合材料强度要求;增加垫板面积能够降低铰接件和外轨处钢枕部位承受的最大压应力;增加导向块长度能降低导向块所承受的最大拉应力和最大压应力;铰接件宽度的增大不利于增加铰接件处的强度;支承钢块的厚度可适当减少来降低轨枕及下部装置整体重心.     

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况.研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30 mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡.     

45 t轴重重载铁路扣件系统刚度分析

为分析45 t轴重重载铁路有砟轨道扣件系统刚度合理取值范围,首先,使用钢轨容许应力法及轨道容许变形法分析扣件系统静刚度合理取值范围;然后,建立45 t轴重重载货车-有砟轨道空间耦合动力学模型,以美国五级谱及钢轨焊缝不平顺作为该耦合系统激励,通过分析车轨耦合动力学模型在不同激励、不同动刚度下的动力响应变化,分析扣件系统动刚度合理取值范围。结合钢轨容许应力法及轨道容许变形法,建议扣件系统静刚度范围为200～240 kN/mm;通过综合比较最大轮轨垂向力、最大枕上压力、最大钢轨垂向位移及最大轮重减载率4个评价指标在不同轮轨系统激励及不同扣件系统动刚度下的变化范围,建议扣件系统动刚度范围取240～300 kN/mm。     

32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度

针对以往轨道刚度计算方法只能得出轨下垫板静刚度的取值范围或下限值,而不能确定轨道整体刚度的问题,运用大型轮轨动力学软件NUCARS建立32.5t轴重货车—轨道系统耦合动力学模型,采用动力敏感系数分析方法,通过分析轨道结构各种部件刚度组合情况下的车辆、轨道系统动力特性,研究32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度。结果表明:钢轨垂向位移、道床压力和垫板压力对垫板刚度较为敏感;轨枕垂向位移、轨枕垂向加速度、道床压力对道床刚度较为敏感;以轨道动力特性的综合效应最小为目标建立目标函数,筛选得出32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道结构的部件刚度最优匹配方案是轨下垫板刚度为140kN·mm-1,道床刚度为150kN·mm-1;最优部件刚度匹配方案所对应的轨道结构整体刚度为82kN·mm-1。     

无砟轨道防风沙设计对结构性能的影响分析

兰新二线防水沙设计通过加高轨枕承轨台、增大钢轨下过沙空间避免风区沙石堆积,同时降低支承层厚度以保证结构整体高度不变。通过建立轨道结构力学模型,分析加高承轨台、降低支承层厚度对轨道结构力学性能的影响。分析结果表明:承轨台厚度的增加将引起轨枕挡肩混凝土拉应力增大;支承层厚度的减小将增加轨道各结构层最大拉应力幅值,增大轨道结构在列车荷载作用下的竖向位移。这一防风沙设计方案基本满足无砟轨道设计规范的要求。此外,有必要对轨枕增设补强钢筋,避免轨枕开裂破坏。