严寒地区高速铁路混凝土结构耐久性防护技术现状及对策

为提升严寒地区高速铁路混凝土结构耐久性,确保高速铁路混凝土结构在设计年限内安全服役,分析了我国相关行业耐久性设计技术规范中冻融环境下混凝土耐久性提升技术措施的差异,对比研究了常见防护技术性能特点、适用范围及防护效果等。基于我国严寒地区高速铁路混凝土服役环境的特点,总结冻融环境对高速铁路混凝土结构耐久性以及行车安全性的影响,提出严寒地区混凝土结构防护材料技术要求。基于高速铁路立面混凝土结构和平面混凝土结构的特点,有针对性地提出高速铁路混凝土结构防护技术措施,为实现严寒地区高速铁路混凝土结构耐久性的提升奠定基础。     

寒冷地区高速铁路桥梁冻融损伤研究

针对高速铁路桥梁中普遍使用的32m箱梁,以哈大高速铁路为工程依托,基于哈尔滨典型气象年逐时气象资料,综合考虑气温、太阳辐射、风速对桥梁温度场的影响,利用Ansys有限元软件研究寒冷地区高速铁路桥梁冻融损伤。结果表明:混凝土桥梁结构的形式及尺寸效应对其温度场的分布规律及冻融循环次数影响较大,同一结构的不同部位混凝土的冻融损伤程度存在较大差异;距离结构表面深度越深,温度变化越滞后,变化幅度越小,桥梁结构的冻融损伤程度随其深度的增加而呈指数规律递减;哈尔滨地区高速铁路桥梁顶板上表面混凝土和底板下表面混凝土的年等效冻融循环次数分别为4.157次和0.571次,前者的冻融情况远比后者严重;哈尔滨地区高速铁路桥梁混凝土抗冻等级建议值为≥F400。     

混凝土材料耐久性能的影响因素及评价指标研究

以<铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定>中划分的环境类别为依据,以整体论为指导,从侵蚀介质作用途径和混凝土抵抗破坏的能力出发,研究了氯盐环境、碳化环境、冻融环境以及硫酸盐结晶侵蚀环境下混凝土耐久性能的影响因素及评价指标,初步建立了不同环境下混凝土耐久性能的评价指标体系.     

气冻气融作用下混凝土抗冻性及损伤层演化规律研究

采用气冻气融的方式,分别对C30、C40、C50、C40(商品混凝土,简称商混)4组不同配比试块及1组C40(商混)的足尺(150mm×300mm×2 700mm)钢筋混凝土梁进行冻融耐久性试验。用超声波平测法测定不同冻融循环次数时的混凝土损伤层厚度,研究冻融对混凝土损伤层厚度的影响规律;通过与传统抗冻性评价指标劣化规律的对比分析,提出以冻融损伤层厚度为损伤变量的评价标准,结合实际损伤特点,对所提出损伤变量进行相应修正,并验证其合理性;建立混凝土冻融损伤层厚度的随机预测模型;通过案例分析,验证模型的适用性,讨论冻融环境下混凝土最小保护层厚度的问题。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土相对动弹性模量、抗压强度逐渐减小;试件质量略有增大;冻融损伤层厚度逐渐增大,即冻融损伤度逐渐增大,且强度越低,损伤度越大;冻融环境下混凝土结构的最小保护层厚度偏于不安全。     

高速铁路隧道接触网混凝土工作性能分析

接触网轨槽的预安装方式、锚固材质、锚固区混凝土受力性态影响高铁隧道运营安全。以兰新铁路第二双线高速铁路隧道内接触网布置形式为例,计算分析了隧道内接触网荷载,对接触网预埋滑道轨槽和锚钉受力状态进行有限元分析,对衬砌混凝土基材截面受力及安全性进行评估。通过《混凝土结构后锚固技术规程》对各项强度指标的检算表明,高速铁路接触网安装对隧道二衬结构(素混凝土)安全性无重大影响;为保障混凝土有一定的强度承担锚栓传递的接触网荷载,必须强制执行混凝土强度等级不小于 C20,亦不宜大于 C40的规定;为提高主体结构整体安全性,基材内应配置必要构造钢筋。     

铁路新型钢混组合独塔部分斜拉桥设计研究

以在建的银川机场黄河特大桥主桥为工程依托,结合国内外钢混组合结构的研究现状,推出一种新型大跨钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥结构。根据钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的特点,采用空间杆系与实体有限元分析方法,对结构的构造细节及受力特征进行分析,以确定本结构应用于高速铁路的可行性。采用有限元仿真分析与概念设计相结合,对钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的结构体系、承载形式、钢混结合形式、截面构造、拉索锚固等一系列技术重难点进行研究。研究结果表明:新型钢混组合独塔部分斜拉桥,可应用于高速铁路;结构受力合理,可充分发挥材料特性以减小结构自重;结构整体刚度好,可满足高速铁路行车要求;施工安全可控,可降低施工干扰;结构造型优美,经济性能佳;桥型新颖,技术先进创新性突出。     

高速铁路CRTS Ⅲ型轨道结构RAMS研究

采用RAMS研究方法,构建了CRTSⅢ型轨道结构RAMS参数体系。分别建立了轨道结构设计状态、混凝土碳化、冻融、氯离子侵蚀环境条件下的功能函数,对轨道结构进行可靠度分析。进行了CRTSⅢ型轨道结构故障模式和影响分析,针对可能出现的故障,分析了常用诊断和检测方法、维修手段。在可靠性及维修性研究基础上,对轨道结构进行了可用性分析,并基于风险理论对轨道结构进行了安全性分析。分析结果表明:各种设计荷载组合下轨道板不会失效;在混凝土碳化、冻融和氯离子侵蚀环境条件下轨道板失效概率较小;CRTSⅢ型轨道结构维修量少,可维修性强,日常检查及维修可在天窗时间内完成;CRTSⅢ型轨道结构可用性高,除地质灾害等特殊原因外不会影响列车正常通行;轨道结构各种风险可控。     

2011年度中国铁道学会科学技术奖获奖项目简介(三) 高速铁路常用跨度桥梁技术(特等奖)

<正>常用跨度桥梁指桥梁设计中用量大、较为常用的桥梁形式。高速铁路常用跨度桥梁技术是针对高速铁路建设需要而开展的研究项目,其主要的桥梁结构形式有预应力混凝土整孔简支箱梁和预应力混凝土连续箱梁等桥梁结构。我国高速铁路里程长、桥梁比例高、建设周期短、桥梁建设     

高速铁路混凝土结构耐久性措施探讨

高速铁路建设线下工程以混凝土结构为主体 ,大吨位混凝土箱梁将得到大量使用 ,应总结国内外的经验教训 ,重视基础设施的耐久性。综合国内外混凝土结构设计、施工、质量监控和管理方面的情况 ,从保证高速铁路混凝土结构耐久性的角度提出一些看法     

考虑残余强度修正的混凝土冻融损伤层及轴心受压模型研究

采用符合实际冻融环境的气冻气融试验方法,对混凝土受冻后损伤度的评估及轴心受压模型进行了系统研究.根据超声波平测法确定混凝土冻融损伤层厚度,以损伤层作为混凝土冻融损伤度评价指标,并考虑损伤层内的残余强度,引入损伤层修正系数α,提高了损伤度评估的可靠性;讨论损伤演化规律,建立了基于冻融损伤层的混凝土轴心受压本构模型.研究结...     

超大截面劲性砼结构施工技术

介绍了高速铁路站房桥建合一超大截面劲性混凝土结构的施工关键技术,阐述了在钢柱、钢梁周围配置钢筋、浇筑混凝土,钢结构柱梁构件和钢筋混凝土形成整体的承载结构体系施工方法,应用该关键施工技术的劲性混凝土结构既能满足高速铁路站房轨道层承载力大和跨度大的要求,又可满足铁路桥梁设计规范要求.     

某铁路空间刚架结构的地震响应分析

该工点是某高速铁路与既有5线交叉,因高速铁路曲线半径较大,且受地物条件所限,交叉角度很小,如采用常规梁式桥跨越,其跨度将达到150 m以上,其梁高或桥式均不能与当地环境相协调,为此研究采用铁路空间刚架结构这一形式,针对这种特殊结构形式,考虑桩-土-结构相互作用,进行地震动力时程分析,对该结构的抗震性能进行了评价。采用集中质量模型建立了桩-土-结构相互作用的有限元模型,以人工波、Parkfield波及El-Centro波作为地震激励,分析了地震作用下结构的位移、内力及应力响应。分析结果表明:该结构具有良好的纵横向刚度,既满足高速铁路行车要求,又可满足结构抗震性能,并指出横梁与边墙钢-混凝土结合段是抗震构造的关键细节,设计中应加强构造细节处理。     

积极推进耐久性设计确保混凝土结构百年大计

国内外混凝土结构方面存在的主要问题为腐蚀破坏.介绍国内外研究和使用耐久性高性能混凝土的情况,并对我国高速铁路基础设施的耐久性设计提出建议.     

提高腐蚀环境下混凝土结构耐久性的措施

在特定的环境中,使用时间不久的混凝土桥梁会出现自然裂缝、剥落、膨胀、疏松等现象,混凝土性能劣化,内部钢筋锈蚀,致使结构被破坏。在碳化、氯化、氯盐、化学侵蚀、冻融破坏环境下,混凝土结构的耐久性受到影响。预防混凝土桥梁结构腐蚀应加大混凝土的密实度,避免钢筋锈蚀和混凝土中性化。进行桥梁设计时应从原材料选择、外加剂的选择、构造措施、施工控制及外表面防护等方面考虑。碳化环境下要考虑提高混凝土标号,加大混凝土的密实度,加大混凝土中钢筋的保护层。盐碱地区混凝土采用外加剂提高混凝土密实性或钢筋的阻锈能力。桥梁耐久性设计时应力求结构外形简洁,轮廓流畅平顺。     

无砟轨道路基持续上拱整治技术

部分高速铁路无砟轨道路基存在上拱变形量较大且持续不收敛,超出轨道可调节能力的问题。本文提出了一种采用变梯度结构EPS混凝土板整治路基持续上拱的方法,根据测量结果实施了开挖置换方案及后期维修。通过数值模拟分析了变梯度结构板的应力及变形。结果表明:该方法可以快速整治路基持续上拱变形,后期维修简单易行,可长期确保轨道平顺性;变梯度结构板最大应力及变形分别满足EPS混凝土强度及高速铁路变形要求。     

我国铁路混凝土轨枕的现状和发展

目前,世界各国铁路混凝土轨枕铺设范围逐步扩大,大多数国家都发展预应力整体式轨枕。我国在高速铁路、客运专线和既有主要干线要求全部采用混凝土轨枕。其主要优点是纵、横向阻力大,提供足够的稳定性,轨枕承载能力可根据不同高速运行条件进行设计,寿命长和维修工作量小等。在高速铁路和客运专线的建设中,混凝土轨枕应采用国际标准。高速铁路明确了混凝土结构寿命应达到100年。高速铁路和客运专线轨枕标准在原材料选择、制造工艺、质量要求、检验方法等方面都要参照 EN 标准,充分考虑耐久性要求。应加强混凝土轨枕在基础理论和轨枕结构等方面的研究。     

自密实混凝土技术特点及其在高速铁路中的应用

重点介绍国内外不同行业自密实混凝土技术特点;阐述国内外自密实混凝土常用配合比设计方法特点以及原材料特性和配合比参数对自密实混凝土性能的影响规律和制备要点;对比分析中国大陆、中国台湾、日本、欧洲、英国、美国等国家及地区自密实混凝土标准中工作性能评价方法和评价指标的不同。结合我国高速铁路板式无砟轨道结构(道岔区结构和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构)特点,分析板式无砟轨道结构功能定位对自密实混凝土性能的特殊要求,重点介绍自密实混凝土技术在我国高速铁路无砟轨道结构中的应用历程和现状。工程实践表明,自密实混凝土技术在我国高速铁路中的规模应用较好地完善了自密实混凝土技术体系,推动自密实混凝土技术进步。     

铁路路基结构设计的探讨

本文针对国际上高速铁路的发展情况,对日本、德国和法国高速铁路路基结构和压实要求等方面进行了分析和探讨;同时回顾了我国铁路路基结构的发展状况,并通过对国内外铁路路基工程的综合分析,探讨了我国铁路路基发展的趋势。     

高速铁路无砟轨道路基面全断面沥青混凝土防水层设计及施工

高速铁路路基容易受环境、气候等因素影响发生沉降变形,从而影响高速铁路轨道的高平顺性.路基作为土工构筑物,受水害影响尤为明显,做好路基防水至关重要.近年来,全断面沥青混凝土防水层结构开始在高速铁路路基工程上应用,在郑徐客专开封段针对该新型防水结构设置了试验段,探索全断面沥青混凝土防水层应用于高速铁路在设计、施工阶段的技术...     

隧道主体结构混凝土耐久性探讨

论述混凝土碳化、混凝土冻融破坏、腐蚀性介质侵蚀等影响隧道主体结构混凝土耐久性的主要因素。隧道主体结构混凝土的劣化与混凝土设计、施工,混凝土原材料及配合比、环境影响有关。通过对影响混凝土耐久性的因素分析,提出在水泥和矿物掺和料选择、混凝土配合比设计、混凝土浇筑温度和振捣、二次衬砌混凝土合理拆模时间,选用合理养护方法、表面处理和防护方面的工程措施;提出将提高混凝土耐久性的技术途径和添加纤维素纤维增加二次衬砌韧性来提高混凝土的抗裂性作为隧道主体混凝土结构耐久性的研究方向。