单元板式无砟轨道结构轨道板温度翘曲变形研究

根据单元板式无砟轨道不同施工工艺和结构受力特点,采用弹性点支承梁模拟钢轨,用实体单元模拟无砟轨道各结构层;砂浆填充层采用灌注袋法施工时,轨道板和砂浆填充层之间按接触单元处理;砂浆填充层采用模筑法施工时,轨道板和砂浆填充层之间按黏结方法处理;建立相应有限元模型,进行轨道板温度翘曲变形研究。结果表明:砂浆填充层采用灌注砂浆袋法施工时,轨道板在温度梯度荷载作用下产生的翘曲变形大于模筑法施工;采用模筑法施工砂浆填充层时,轨道板的翘曲变形随上下表面温差幅值的变化呈线性关系;而采用灌注砂浆袋法施工砂浆填充层时,轨道板的翘曲变形随上下表面温差幅值的变化呈非线性关系,温差越大,轨道板翘曲变形的变化幅度越大。有限元模型计算的结果与环形铁道轨道板的翘曲变形实测结果基本吻合,验证了模型的合理性和可靠性。     

无砟轨道弹性地基梁板模型

根据无砟轨道的结构和受力特点,采用弹性点支承梁模拟钢轨、板壳单元模拟无砟轨道各结构层,建立无砟轨道弹性地基梁板模型,进行无砟轨道各结构层的荷载弯矩计算,并与弹性地基叠合梁模型及弹性地基梁体模型进行对比.结果表明:弹性地基梁板模型更符合无砟轨道结构的受力特点,能够有效地反映承载层的空间弯曲变形;在该模型的钢轨上施加轮载可直接得到无砟轨道各承载层的纵、横向弯矩,既克服了弹性地基叠合梁模型忽略无砟轨道纵、横向变形协调条件,将纵、横向弯矩分开计算而造成的较大计算误差的缺点,也克服了弹性地基梁体模型层间约束强且计算繁琐的缺点.弹性地基梁板模型计算的结果与遂渝线实测结果基本吻合,验证了模型的合理性和有效性.     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板屈曲分析

根据桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构特性,利用有限元分析方法,采用梁单元模拟钢轨,实体单元模拟轨道板、底座板和桥梁,弹簧单元分别模拟砂浆填充层和滑动层,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力计算模型。基于现场测量的底座板厚度资料和桥梁资料,计算出模型中各单元参数值。利用当地气温资料和轨道机车类型,得到最大温升和列车制动力值,计算出温度荷载和列车制动荷载作用下底座板厚度不足处纵向力值。分析温度荷载和列车制动荷载对底座板厚度不足处屈曲的影响。     

高速铁路无砟轨道国产化理论研究

在吸收国内外研究成果的基础上,建立无砟轨道三维非线性有限元静力学模型,对高速铁路无砟轨道进行研究,主要内容如下. (1)用梁单元模拟钢轨、弹簧单元模拟扣件、实体单元模拟无砟轨道各部件、接触单元模拟无砟轨道各部件的连接,建立无砟轨道三维非线性有限元静力学模型,运用遂渝线实测数据、西南交通大学计算结果及无拉力模型验证了模型的有效性.     

列车竖向荷载下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构受力特性试验研究

采用1∶1足尺模型对列车竖向静荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构受力特性进行试验,并对CRTSⅡ型板式无砟轨道梁板和梁体理论分析模型进行验证。按实际工艺在实验室内建造一段CRTSⅡ型板式无砟轨道,通过试验机和分配梁模拟同一转向架2个轮对的竖向荷载,利用应变片、应变计、压力盒和位移计等测试元件,对钢轨、轨道板、水泥乳化沥青砂浆和底座的受力与变形进行测试。根据无砟轨道梁板和梁体理论,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道结构有限元分析模型,对轨道结构在相同荷载工况下的受力与变形进行理论分析。将试验结果与计算结果进行对比,验证CRTSⅡ型板式无砟轨道梁板和梁体理论模型的正确性和适应性。     

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道系统桥梁梁面施工缺陷处理方案研究

采用CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的桥梁,对底座板施工前的梁面平整度和梁面标高等都有很高的要求,通过工程实例对几种常见梁面混凝土缺陷的处理,总结了几种处理措施、方法和实施过程中应该注意的事项,对以后的类似施工起到借鉴作用。     

高速铁路路基上双块式无砟轨道道床板混凝土裂纹综合防治技术

在分析比较双块式无砟轨道纵连道床板优缺点的基础上,提出从根本上解决路基地段双块式无砟轨道道床板开裂问题的途径是设计采用单元结构的双块式无砟轨道。在此基础上,提出了可以采用钢筋混凝土结构底座板和水硬性支承层2个具体的设计方案。另外,提出了混凝土水灰比、入模温度等施工控制工艺及养护控制措施。     

CRTSⅡ型轨道板结构设计

介绍了Ⅱ型无砟轨道的主要技术特点.采用当量地基梁模型、三重叠合梁模型、梁-板模型和空间实体模型对Ⅱ型板式无砟轨道结构进行了力学计算,得出Ⅱ型轨道板设计荷载.通过不同的荷栽组合对轨道板的强度、裂缝等进行检算,最终确定轨道板的配筋.简要阐述了轨道板内钢筋绝缘和综合接地方案.可以为Ⅱ型轨道板的结构设计提供指导.     

桥上无砟轨道无缝道岔挠曲力模型试验研究

为了研究桥上无砟轨道无缝道岔挠曲力作用规律,通过对一组铺设在简支梁桥纵连板式无砟轨道上的18号道岔进行1∶3模型试验研究,分析了简支梁桥纵连板式无砟轨道在模拟荷载作用下桥上无缝道岔、轨道板、梁体结构的相互作用关系,总结了无缝道岔在此种情况下的受力和变形规律。通过该模型试验,验证用非线性有限单元法建立桥上道岔—轨道板—梁—墩一体化计算模型的正确性,为建立桥上无缝道岔计算理论提供了试验依据。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥梁差异沉降抬梁整治技术的试验研究

针对采用CRTSⅡ型板式无砟轨道的桥梁墩身差异沉降,开展抬梁整治技术研究。基于典型工点实施抬梁整治,实时监测抬梁过程中轨道结构应力和变形、轨道板和底座板裂缝、梁端纵横向位移变化量,掌握梁体抬升对轨道板、底座板的影响,评估无砟轨道和桥梁结构的安全性能,提出合理的梁体抬升量、相邻梁体位移差、抬梁速度等控制指标,为后续的抬梁提供指导。     

温度荷载作用下桥上CRTS Ⅱ型板式轨道纵向力学特性研究

利用有限元软件ANSYS建立温度荷载作用下桥上CRTS II型板式无砟轨道结构体系各部件纵向相互作用分析模型。模型中钢轨、轨道板、底座板、梁体、桥墩均采用梁单元模拟,各结构层之间的连接采用弹簧单元模拟。以一座高速铁路混凝土连续梁桥为例,分析桥梁温度荷载作用下,轨道及桥梁结构的力学特性,并针对相关因素对各结构层受力与变形的影响进行了研究。研究结果表明:当梁体温升幅度达到一定值以后,轨道结构纵向力不再明显增大;"分离板模型"能更好反映CA砂浆黏结状态对轨道和桥梁受力特性的影响;滑动层摩擦大数增大,将大幅度增加轨道与桥梁结构的受力;轨道板宽接缝开裂导致钢轨、底座板纵向受力以及轨道板位移的增大。     

新型单元板式无砟轨道布板软件的设计与实现

随着我国高速铁路无砟轨道技术的深入研究、不断实践和理论体系的逐渐完善,目前已开始形成真正意义上的具有我国自主知识产权的新型无砟轨道结构,布板设计是新型单元板式无砟轨道制造和施工的基础。本文就如何利用VC++程序语言编写新型单元板式无砟轨道布板软件进行了详细的介绍,系统阐述了该软件的布板技术、主要模块和主要功能,相关研究成果对铺设新型单元板式无砟轨道具有重要意义。     

平板和框架板无砟轨道结构力学分析

研究目的:平板和框架板无砟轨道是板式无砟轨道的2种基本型式,研究它们在荷载作用下力学响应的差异,为设计、施工提供参考。研究方法:采用有限元理论,建立了平板和框架板无砟轨道的梁-板模型,应用大型有限元工具软件ansys对模型进行求解。研究结果:选用相同的参数进行计算,得出了平板和框架板无砟轨道结构各部分受力的差别,以及荷载作用位置对板式无砟轨道结构受力的影响规律。研究结论:(1)在相同的荷载作用下,框架板无砟轨道除底座纵向正弯矩较平板无砟轨道较小外,轨道板纵横向弯矩、底座纵向负弯矩、底座横向弯矩、CA砂浆调整层反力均较大。(2)仅从轨道结构受力来看,框架板跟平板差异不显著,但由于框架板具有良好的经济性,改善施工性能等优点,在国内具有很大的发展前景。(3)荷载作用位置对无砟轨道结构各部分受力影响很显著,荷载作用于板中和板端为2种最不利作用情况,在无砟轨道结构设计中,应该综合这2种荷载作用方式下的较大值进行设计。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道在客专上的研究应用

结合CRTSⅡ型板式无砟轨道示范段施工实际情况,系统总结CRTSⅡ型板式无砟轨道施工工艺,主要包括无砟轨道敷设条件评估、梁面处理、施作防水层、敷设两布一膜及挤塑板、建立轨道基准网、粗铺轨道板、精调轨道板、制备和灌筑CA砂浆的、固定轨道板、轨道板纵向连接、侧向挡块施工等。     

轨道板厚度对板式轨道应力的影响分析

不同轨道板厚度对板式轨道的受力会产生不同的影响,以单元板式无砟轨道为例,采用有限元方法,进行无砟轨道荷载应力分析.分析结果表明,轨道板厚度的改变对轨道板纵向弯矩的影响最为明显,增加厚度能降低轨道板配筋量,但在100 MPa CA砂浆情况下其厚度不宜超过0.3 m.     

无砟轨道线路临时架空装置现场应用与测试

无砟轨道线路临时架空技术是在轨道病害修复过程中保障列车正常运行的关键。本文结合一高速铁路车站无砟轨道沉降整治工程,研发了适用于无砟轨道线路的临时架空装置。该装置以钢垫梁作为架空主体,可采用1片钢垫梁替换1块轨道板架设临时线路,也可采用多片钢垫梁替换连续多块轨道板,构成多跨连续的架空结构。架空装置施工便捷,稳定性好,安全可靠。现场应用测试结果表明,列车通过临时线路时的脱轨系数、减载率、轮轴横向力以及钢垫梁的跨中竖向、横向挠度等指标均小于相应限值。该装置所架设的临时线路能够满足高速铁路列车以速度45 km/h通行的要求。     

高烈度地震区桥上无砟轨道选型及工程对策研究

为指导高烈度地震区桥上无砟轨道选型,结合地震区桥上无砟轨道的工程特点,提出无砟轨道选型需求及选型原则。通过综合分析我国CRTS系列无砟轨道的技术特点、施工性能、耐久性、可维修性、经济性及其对地震的适应性,研究地震区桥上无砟轨道选型方案及工程设计对策。研究结果表明：地震下相邻梁缝处易出现变形不一致,且连续轨道板一旦断裂对桥墩不利,地震区桥上无砟轨道应优先采用单元式无砟轨道;地震区桥上无砟轨道一旦发生破坏,应具备快速修复的能力;在综合考虑无砟轨道施工性、耐久性、可维修性及经济性等基础上,建议高烈度地震区优先采用CRTS双块式无砟轨道;为保证地震区桥上无砟轨道的安全性,建议开展无砟轨道抗震设计、地震灾害预警监控系统和地震适应性防护措施等方面研究工作。     

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...     

基于信息化的CRTSⅢ型板式无砟轨道几何形位控制技术

CRTSⅢ型板式无砟轨道采用单元分块式结构,已成为我国300 km/h及以上高速铁路主要轨道结构形式。无砟轨道几何形位是保障列车运营舒适性的关键。为对CRTSⅢ型板式无砟轨道全过程实现几何形位控制,为列车提供高速、稳定、舒适的运营条件,在设计、制造、施工3方面进行研究。在设计阶段采用布板软件实现纵向、平面布板方案智能生成;在制造阶段依据轨道板生产流程,研发了配套的模具、工装、软件,实施自动化测量、自动化管控,以信息化手段保障轨道板承轨台制造精度;在施工阶段采用施工控制软件动态修正轨道板几何形位、实施无砟道床分层控制,可有效提升高速铁路线路平顺性。该技术先后应用于昌赣、商合杭、合安等高速铁路,在无砟道床结构控制、精调平顺指标控制等方面起到了决定性作用。     

便携式无砟轨道板测温靶标研制及应用

为满足无砟轨道板温度高速动态测量系统测温标定的需求,研制了便携式无砟轨道板测温靶标,用于模拟轨道板温度辐射特性。介绍了无砟轨道板测温靶标的本体、加热制冷及温度控制模块、防结霜模块的研制方案,设计了无砟轨道板测温靶标的测试试验。测试结果表明,无砟轨道板测温靶标可实现-40～60℃温度控制,误差小于0.5℃,温度稳定性好,可用于无砟轨道板温度高速动态测量系统的测温标定。