轨枕端部构造对高速铁路无砟轨道八字形裂缝影响的研究

高速铁路在轨枕端部产生的八字形裂缝,是现阶段我国西北地区道床板裂缝的主要形式。本文结合现场调研结果,采用数值分析和试验研究的方法,对无砟轨道轨枕端部八字形裂缝的开展机理和控制措施进行了研究。研究结果表明:在方形轨枕和圆端形轨枕中,道床板混凝土在凝结硬化阶段由于收缩造成的应力分布是不同的,方形轨枕的角部产生的应力集中是造成道床板开裂的主要原因,而圆端形轨枕则可有效地消除这一应力集中,从而控制轨枕端部八字形裂缝的产生。     

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。     

干旱区CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板裂缝成因及防治措施

基于兰新客运专线与宝兰高速铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板裂缝防治的现场实践经验,总结出西北干旱区道床板裂缝主要有轨枕四角处八字裂缝、轨枕周围环向裂缝、道床板两侧"7"字裂缝、道床板横向"1"字裂缝、道床板表面网状龟裂等形式。分析了裂缝成因,并提出可通过优化结构形式、改善混凝土配合比、加强混凝土制备及运输过程控制、改进施工工艺、加强早期养护、改进施工条件、适时拆除工装等措施来预防和控制裂缝的形成。     

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。     

双块式无砟轨道连续式道床板后浇带施工工艺研究

针对路基段双块式无砟轨道结构连续式道床板易开裂的难题,从结构形式、温度应力、混凝土收缩和施工方法 4个方面对双块式无砟轨道结构的开裂原因进行了分析。借鉴长大连续梁设置后浇带的设计理念,提出了道床板设置后浇带的分段浇筑施工工艺。从先浇段分段长度、后浇带预留长度、新老混凝土结合面加强及后浇带施工控制4个方面确定了后浇带结构设计参数及施工保证措施,并进行了现场应用。结果表明,该施工工艺对抑制道床板收缩裂缝效果显著,具有推广价值。     

高原铁路无砟轨道道床板裂缝控制措施

针对高原严酷环境下无砟轨道现浇混凝土道床板易开裂的问题,从道床板铺设方式、道床板厚度和宽度、抗裂强化钢筋三方面对道床板结构进行了优化,从低收缩道床板混凝土配制、内养护技术两方面对道床板材料进行了优化,从机械化施工、高效保湿养护两方面对道床板施工工艺进行了优化,从而形成了无砟轨道道床板综合抗裂技术措施.在道床板合理设计、...     

纵向轨枕式无砟轨道界面裂缝对轨道力学性能的影响

纵向轨枕轨道结构改用预制混凝土纵梁连续支撑的结构设计,故预制轨枕与道床板的新旧混凝土界面是结构稳定分析不可回避的因素。为了分析新旧混凝土界面对整体结构的影响,并为纵向轨枕式无砟轨道设计提供相关参考,通过建立纵向轨枕式无砟轨道的二维有限元计算模型进行研究。结果表明:纵向轨枕式无砟轨道在列车荷载和温度变化作用下,轨枕与道床板界面附近会出现纵向裂缝,并裂缝加快扩展。界面裂缝对轨道内部应力分布影响很大,对钢轨扭转有一定影响。     

双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝控制技术

针对高速铁路双块式无砟轨道道床板现浇混凝土易开裂问题,通过室内试验研究了道床板混凝土裂缝控制技术,同时基于多场耦合模型对道床板混凝土开裂风险进行了定量评估.结果表明:掺入抗裂剂对道床板混凝土工作性能和后期强度影响较小,早期明显体积膨胀,有效补偿了混凝土收缩;掺入抗裂剂后道床板中心和上表面开裂风险系数由1.0以上降低至0...     

兰新铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土抗裂技术

针对兰新铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板在恶劣环境下易开裂的问题,在分析技术难点的基础上,从混凝土材料和施工两个方面提出了兰新铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土抗裂技术措施。在低收缩混凝土制备方面,确定了"低胶材用量、低用水量、低坍落度和高含气量"(三低一高)的混凝土配制原则,提出了基于内养护的高抗裂混凝土制备技术,并对内养护材料的作用机制进行了详细阐述。在混凝土施工方面,提出了与结构和环境特征相适应的混凝土施工工艺、节水养护技术和温度应力释放措施。实践证明,所采取的混凝土抗裂技术效果良好。     

编组站轨枕埋入式无砟轨道裂缝稳定性评估及轨枕松动修复研究

针对编组站驼峰缓行器前端的轨枕埋入式无砟轨道新旧混凝土界面开裂问题,基于断裂力学理论建立了轨枕边缘道床板裂缝稳定性计算模型。通过轨枕周边裂缝处的应力强度因子评价了裂缝稳定性;提出了裂缝修复材料的合理参数取值,并验证了有效性和可行性。结果表明:温度荷载是影响埋入式轨枕周边裂缝稳定性的主要因素,降温幅度越大,轨枕周围道床板的容许初始裂缝深度越小,轨枕越容易松动;为有效限制修复后裂缝的扩展,采用环氧树脂混凝土对编组站缓行器前端无砟轨道的轨枕松动病害进行修复时,应在环境温度15℃左右的春秋季节进行修复工作,修复层厚度在40 mm左右为宜。     

双块式无砟轨道早期温度场分布及开裂机理分析

双块式无砟轨道道床板会出现早期开裂现象,该病害与轨道早期温度场分布特性有关。为明确轨道早期温度场分布特性,基于热工学原理和气象测试数据,考虑双块式无砟轨道的施工特点,建立早期温度场计算模型,并对早期温度场分布特性进行分析。结果表明:道床板浇筑完成后温度场呈先增加后减小的变化趋势,其最高温度约出现在第21 h时刻,且比日最高气温高10.6～12℃。道床板温度梯度沿着垂向呈线性分布,而沿横向呈明显的非线性分布特征,最大横向温度梯度出现在道床板与轨枕界面处,其值可达67℃/m。在该温度梯度荷载下,会出现道床板与轨枕界面早期开裂,随后应力集中转向轨枕角处,并进一步发展为道床板表面横向贯穿裂缝。     

桥上双块式无砟轨道道床板防裂优化设计研究

研究目的:受地理环境及天气等因素的影响,无砟轨道结构温度场分布不均且变化剧烈,在强烈且持续的温度荷载作用下,道床板易出现开裂现象。本文以京张高铁为背景,基于太阳辐射及边界换热理论,通过ABAQUS有限元软件建立桥上双块式无砟轨道结构温度场分析模型及顺序热应力耦合模型,探究温度荷载下道床板开裂机理及优化方法。研究结论:(1)道床板板中温度梯度波动幅度最大,正温度梯度可达+62. 32℃,负温度梯度可达到-31. 02℃;(2)道床板板中较易出现龟纹裂缝,在轨枕棱角接触处较易出现45°斜向裂缝,且裂缝较易发生横向发展,在道床板边缘处,较易发生垂向纵深裂纹;(3)增加抗裂斜筋后,道床板整体温度纵向应力最多减小5. 27%,效果不明显;(4)增加伸缩缝后的轨道结构道床板,温度应力的偏斜程度及离散程度均小于传统轨道结构,对于温度荷载的抵抗能力优于传统结构;(5)本研究成果可为完善双块式无砟轨道设计理论及养护维修方法提供技术支撑。     

极旱荒漠地区无砟轨道道床板防裂措施

针对CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板现浇混凝土容易开裂的现状,结合新建兰新铁路极旱荒漠地区无砟轨道道床板的施工,总结出4种常见的道床板混凝土裂缝形式。分析了产生裂缝的主要原因,通过线外试验段选取了适宜于新建兰新铁路极旱荒漠地区无砟轨道道床板施工的最优混凝土配合比。在养护棚中制作道床板,浇筑混凝土时进行二次振捣并多次抹面,采取内掺养护材料、外喷养护剂的"内部抗裂、外部防裂"以及覆盖土工布等防裂措施,从而有效避免了道床板混凝土开裂,提高了无砟轨道道床板施工质量。     

严寒地区高速铁路岔区现浇道床混凝土裂缝控制技术

针对严寒地区高速铁路岔区现浇道床混凝土易开裂、冻胀粉化的问题,从混凝土配合比设计、功能材料使用、施工工艺3方面提出降低道床混凝土开裂及粉化风险的综合抗裂技术措施,并开展了室内混凝土塑性收缩试验和早期抗裂试验。结果表明:采用综合抗裂技术能够有效降低混凝土的早期收缩率,显著提升混凝土的抗裂性能。经在京沈客运专线线下双块式轨枕试验段足尺试验验证,采用综合抗裂技术施工试验段的裂缝数量减少90%,总开裂面积仅为采用常规技术施工试验段的4%。     

双块式无砟轨道轨枕成段开裂整治技术研究

受相关因素的影响,一高速铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道采用的SK-2型轨枕出现了成段开裂现象,严重影响了行车安全。依据相关规范对SK-2型双块式轨枕的混凝土抗压强度、轨枕挡肩混凝土抗剪能力、轨枕承轨台纵向抗剪能力进行了受力检算,并结合该高速铁路线路实际情况提出了病害整治方案。结果表明:在承受的最不利荷载作用下,SK-2型双块式轨枕的混凝土抗压强度、轨枕挡肩混凝土抗剪能力、轨枕承轨台纵向抗剪能力均满足要求,轨枕的设计满足本线使用要求,建议整治时更换的新轨枕维持原设计;结合现场实际,提出了单根轨枕更换及通过拆除道床板实现轨枕连续更换的病害整治方案。     

双块式无砟轨道混凝土裂缝成因及控制措施

通过对成渝铁路客运专线黄帝山2号双线特大桥及路基地段CRTS-1双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝进行的观察、分析、研究,总结了CRTS-1无砟轨道道床板混凝土裂缝原因及形式,并针对不同形式的裂缝采取了有针对性的控制措施,后续施工的实践表明,道床板混凝土裂缝得到了有效控制。     

温度及收缩荷载下路基上双块式无砟轨道力学及裂缝特性研究

温度及收缩荷载是双块式无砟轨道的重要荷载.以路基上双块式无砟轨道为研究对象,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,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,建立了考虑混凝土开裂的钢筋与混凝土相互作用有限元力学模型,并编制了相应的计算程序.研究了温度及收缩荷载下路基上双块式无...     

双块式无砟轨道裂纹对道床板受力的影响分析

基于路基上双块式无砟轨道的计算力学模型,针对道床板不同宽度和深度情况下的表面裂纹和贯通裂纹,分析在列车荷载作用下道床板开裂前后对道床板受力性能的影响以及在轴向温度荷载作用下含裂纹的道床板受力情况。结果表明,在列车荷载作用下,含裂纹的无砟轨道与无裂纹的无砟轨道相比,道床板混凝土应力有小幅度增加,纵向钢筋应力随裂纹深度的增加而逐渐增大;在轴向温度荷载作用下,随着裂纹宽度的增大,道床板混凝土拉应力及钢筋应力变化较小。     

现浇道床板弹性模量变化对结构的影响分析

长枕埋入式无砟轨道的道床板为现浇,在长枕与道床板的结合部易产生裂缝.为分析现浇道床板弹性模量对轨道结构的影响,本文建立了实体有限元模型,研究了在竖向力、横向力和纵向力作用下,开裂与不开裂二种状态下的受力情况,进而得出弹性模量对结构应力和位移的影响,得到不开裂情况下弹性模量变化对结构影响不大,而开裂情况下则有一定的影响.     

连续道床板温度应力计算方法研究

基于不完全裂缝的假设推导了连续道床板开裂后的钢筋应力、裂缝宽度、裂缝间距的计算方法。研究表明,当裂缝为不稳定裂缝形式时,混凝土收缩和降温作用下的裂缝最大宽度相同,与混凝土抗拉强度、钢筋直径成正比,配筋率越高,裂缝宽度越小,与降温幅度或收缩值无关。降温情况下的钢筋最大应力与混凝土抗拉强度成正比,混凝土收缩情况下的钢筋最大应力较等效降温情况下低Esεsh。在降温和混凝土收缩等效降温情况下的最大裂缝间距相同。该计算方法可作为我国客运专线连续式无碴轨道的设计参考。采用高强度等级混凝土的情况下应适当提高配筋率以保证必要的安全性。