高速铁路无砟轨道路基面支承刚度研究

研究目的:为描述高速铁路结构设计中路基和地基的整体结构性能,提出并解释了路基面支承刚度概念,并对其工程意义及设计检测方法进行探讨.研究结论:路基面支承刚度是无砟轨道结构分析的重要参数,也是实现无砟轨道线下基础纵向刚度匹配的关键指标,可用于描述基床表层顶面对轨道结构地面的结构支承性能,同时也可作为轨道结构对路基结构性能的要求.通过对路基层状体系竖向刚度组合优化设计,可以实现路基面支承刚度的控制;通过不同断面的路基竖向刚度组合设计,可以实现线路纵向刚度调整,实现路基与其它构筑物刚度匹配.路基面支承刚度可通过承载板试验进行测试,承载板面积宜为1.0×1.0 m2～1.5×1.5 m2.     

我国无砟轨道铁路路基技术的进步与发展

截止2019年,我国已建成高速铁路3.5万km,其中路基长度约1万km,涵盖我国由南到北、从东到西,除西藏地区外的不同气候、不同地貌、不同地形、不同地质区域。大规模的高速铁路建设,极大促进了我国无砟轨道铁路路基技术的进步与发展。本文梳理、总结了我国无砟轨道铁路路基取得的技术进步,主要体现在:(1)建立了一套无砟轨道铁路路基设计理论;(2)建立了路基与桥、隧等构筑物连接刚度协调匹配的技术体系;(3)创新了不同区域、复杂环境、特殊地质条件下的路基毫米级沉降变形控制技术;(4)创新了无砟轨道铁路路基稳定状态长期保持技术。同时,本文还探讨了无砟轨道铁路路基有待进一步研究的技术问题。     

客货共线铁路路桥过渡段有砟-无砟过渡设计

研究目的:为指导孟加拉帕德玛大桥铁路连接线路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计,本文基于线下基础刚度过渡的方式,提出路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计方案,并对该方案进行轨道整体刚度分析与评价,验证路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案的可行性.研究结论:(1)提出了桥上采用无砟轨道,桥台和路基上采用有砟轨道,且桥台设计长度10 ...     

客运专线无砟轨道桩-板结构路基

研究目的:为实现无砟轨道铁路严格的路基工后沉降控制,遂渝线无砟轨道综合试验段首次采用了桩-板结构路基方案,其工作机理、承载及动力特性需要研究.研究结论:桩-板结构路基是无砟轨道铁路一种新的路基结构形式,其承载特性和动力性能良好,且具有较好的经济性,适用于新建客运专线无砟轨道铁路中的工程地质条件复杂的低路堤和路堑地段以及两桥(隧)之间短路基、道岔区路基等特殊地段软弱地基加固,同时也可用于已建路堤的补强加固.     

武广铁路客运专线路基过渡段施工技术

为满足武广铁路客运专线高平顺性、安全性和舒适度的要求,为达到无砟轨道路基工后沉降、强度、刚度以及列车高速运行及自然条件下长期稳定的技术标准,为减小或避免由于不同线下基础刚度不同对列车高速运行时平顺性和舒适度的影响,实现不同形式过渡段刚度与变形的均匀过渡,在不同构筑物连接处设置了不同形式的过渡段,以涵路过渡段为例,对不同形式过渡段施工技术进行总结。     

高速铁路岔区无砟轨道选型分析

我国高速铁路将大量采用无砟轨道结构,文章介绍了国内外岔区无砟轨道的基本情况,对岔区轨枕埋入式无砟轨道和岔区板式无砟轨道进行了比较,结合线下工程特点和无砟轨道选型原则,提出路、桥、隧地段岔区无砟轨道的选型建议及有待进一步解决的问题,为高速铁路岔区无砟轨道的设计选型提供参考。但对于山区铁路,宜结合山区线路的特点、板场选址与规划等方面选择合理的岔区轨道结构型式。     

基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

无砟轨道结构横向纠偏修复解离界面研究

以易于纠偏为原则,基于解离界面与无砟轨道结构的相对位置关系特征,对不同线下基础的不同类型无砟轨道结构横向纠偏修复解离界面的选取进行了分析研究.结果表明:可选取轨道结构层间作为纠偏解离界面的结构有CRTS系列板式无砟轨道、双块式无砟轨道、板式无砟道岔;可选取轨道结构下部作为纠偏解离界面的结构有路基和有仰拱隧道区段的CRT...     

无砟轨道荷载分配特征与影响因素研究

随着车速的提高,无砟轨道结构和线下基础应力水平有所提高,无砟轨道荷载分配系数是进行轨道结构和线下基础设计的重要参数.本文以四种无砟轨道为研究对象,采用理论分析和有限元相结合的方法计算无砟轨道荷载分配系数,并分析影响因素.结果表明:轮轨力由5个扣件分担,且无砟轨道类型、线下基础类型和轮轨力大小对扣件荷载分配系数基本无影响...     

无砟轨道整体刚度影响因素研究

以CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道和双块式无砟轨道为研究对象,建立有限元模型,研究列车荷载和典型病害对无砟轨道整体刚度的影响.结果表明:无砟轨道整体刚度随列车荷载的增大而增大,列车荷载的增大对路基区段无砟轨道整体刚度的影响明显大于桥隧区段;无砟轨道整体刚度随轨道板、底座板/支承层脱空长度的增大而减小...     

车辆轴载作用下无砟轨道路基面动应力分布规律探讨

针对双块式无砟轨道路基的典型结构,在参考遂渝铁路无砟轨道综合试验段现场测试数据的基础上,结合有限元数值计算结果,运用Winkler弹簧地基上叠合梁模型的计算理论,对车辆单轴荷载作用下无砟轨道路基面动应力分布进行讨论,提出反映无砟轨道路基面支承刚度的基床结构地基系数计算概念,初步建立无砟轨道路基面动应力沿线路纵向分布长度的解析计算方法。研究表明:车辆单轴荷载作用下路基面动应力分布表现为横向均匀、纵向三角形的基本形式;对路基面动应力沿线路纵向分布长度影响的主要因素是无砟轨道混凝土结构的刚度,车辆轴重的影响不显著;无砟轨道混凝土结构长期刚度的衰变将对路基面承受的动力作用产生不利影响。     

贵广高铁无砟轨道机械化施工技术研究

贵广高铁全线桥隧占比达83%,路基、桥梁和隧道各工况转换频繁,无砟轨道施工工况复杂,采用轨排换铺法进行无砟轨道施工,轨枕安装固定在高精度轨排框架上,确保轨距、轨底坡、轨枕间距等三项主要技术指标符合精度要求,满足贵广高铁双块式无砟轨道施工质量验收的规范要求。对贵广高速铁路无砟轨道施工技术进行深入研究,优化并改进双块式无砟轨道成套施工设备的结构设计及配置方式,增强施工通用性和工况转换灵活性,以适应路基、桥梁、隧道等不同地段施工条件,在保证无砟轨道工程质量的同时,缩短施工调整时间,保证施工质量,有效提高施工机械化程度及施工效率,为今后与贵广高铁同样具有路、桥、隧频繁转换特点的高速铁路无砟轨道施工提供参考借鉴。     

路基不均匀沉降对双块式无砟轨道结构受力影响分析

路基不均匀沉降分为正（余）弦型、错台型和折角型,对无砟轨道的影响主要考虑线路纵向正（余）弦型不平顺。应用有限元法计算路基不均匀沉降对轨道结构的影响,采用弹性地基上的梁板计算模型和叠合梁计算模型计算基础变形的无砟轨道荷载弯矩,并进行比较分析,两种模型的计算结果吻合较好。路基不均匀沉降对双块式无砟轨道结构的受力影响较大,建议对双块式无砟轨道变形特别是因线下工程沉降引起的永久变形制定控制标准,设计和检算考虑路基不均匀沉降对轨道结构的影响。     

无砟轨道底座板离缝对路桥过渡段动力学性能影响分析

桥台背路基面工后沉落导致无砟轨道底座板出现局部离缝甚至翻浆,是既有高速铁路无砟轨道过渡段典型病害现象.针对路桥过渡段线路结构及不平顺特点,构建了支承刚度和差异变形沿纵向变化的动力学分析模型;运用车辆-轨道-路基耦合动力学理论,分析了路基与桥台交界处工后差异沉降引起的无砟轨道板底座离缝,对车体垂向加速度、轮载力及减载率、...     

无砟轨道路基面支承刚度理论计算及应用

将无砟轨道路基结构简化成双层弹性体系,基于层状弹性体系力学理论,给出无砟轨道路基面支承刚度的计算方法。应用该方法进行遂渝线无砟轨道试验段路基面刚度计算,并与现场加载试验测试结果进行比较,两者吻合较好,验证了该方法的可行性。以桥梁路基过渡段为例,将此计算方法应用于无砟轨道典型过渡段的动力性能评估中,进行动力计算。结果表明,该桥梁路基过渡段的钢轨挠度变化率小于0.3 mm.m-1的限值,满足行车要求。运用该计算方法对无砟轨道基床表层及底层变形模量Ev2的合理取值进行研究,结果表明:改变基床表层变形模量对路基面支承刚度影响不大,而改变基床底层变形模量对路基面支承刚度的影响明显;将变形模量Ev2作为压实标准时,对于基床表层和底层,Ev2可分别取为120～260和80～140 MPa。     

隧道内新型活动承轨台框架板式无砟轨道力学检算

线下基础上拱是隧道内无砟轨道线路常见病害之一,基础变形过大会破坏无砟轨道结构整体性,危害列车安全平稳运行.为快速适应隧道内轨下基础形变,结合弹性支承块式无砟轨道与框架板式无砟轨道优点,提出具有立体式调节系统的新型活动承轨台框架板式无砟轨道.基于有限元法分析不同结构参数对轨道结构力学的影响,验证大调整量下CA砂浆灌浆袋、...     

弹性支承块式无砟轨道结构参数动力学优化设计

建立车辆-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型。模拟落轴试验荷载条件,分析轨下刚度与块下刚度的匹配关系,得出轨下刚度与块下刚度的合理取值范围。在轨道刚度确定的前提下,提出不同运营条件下满足动态轨距扩大限值的弹性支承块式无砟轨道合理结构参数。评估不同半径曲线上铺设弹性支承块式无砟轨道时重载货车和快速客车的运行安全性和舒适性。研究隧道内弹性支承块式无砟轨道与隧道外有砟轨道过渡段动力学问题,结果表明:将有砟轨道向隧道内延伸一定长度可明显改善连接处轨枕的受力状况,同时使支承块免受雨水侵蚀。延伸段长度以10～20 m为宜。     

客运专线无砟轨道铁路路基纵断面设计

研究目的:为有效控制客运专线无砟轨道铁路路基与桥梁、隧道连接处的沉降差异、刚度差异,有必要进行路基纵断面面设计。本文论述了路基纵断面设计的作用和意义,并讨论了路基程纵断面设计的内容以及技术要点。研究结论:客运专线无砟轨道铁路应进行路基工程纵断面设计。路基纵断面设计内容包括:连接处刚度差异、沉降差异检查与处理、工程接口设计的检查与处理。客运专线无砟轨道铁路,应按照"纵断面面优先"的原则,首先进行路基工程纵断面程设计,依据路基工程纵断面设计进行路基横断面辅助设计,路基横断面的数量可以适当减少。     

路基刚度不均匀对无砟轨道动力特性影响研究

为了分析路基刚度不均匀对无砟轨道结构动力特性的影响,采用层状体系理论,应用ABAQUS有限元软件,建立无砟轨道—路基多层体系动力学模型。模型荷载考虑自重荷载和移动车轮荷载,路基刚度不均匀部位的性状采用不同的面积和刚度进行模拟,分析了路基各种不均匀性状对无砟轨道结构动位移和动应力的影响。计算结果表明:轨道结构的动位移随着路基刚度不均匀部位面积的增大而增大,随不均匀部位刚度值的减小而增大;基床底层刚度对轨道结构的动力特性影响也很大,据此提出了路基刚度不均匀面积及不均匀程度的限值,为路基施工质量检验和控制提供理论依据。     

武广铁路客运专线路基复合地基褥垫层填筑工艺试验研究

为满足高速列车运行的高平顺性、高稳定性、高舒适性及高安全性的目标,保证路基足够的强度、刚度、长期稳定性及耐久性,保证纵向刚度与变形的均匀协调性,从无砟轨道路基设计到施工中对地基加固处理、沉降变形控制、基床结构、路基填筑与检测控制、防排水系统设置、不同结构过渡及无砟轨道铺设前的综合观测与评估等关键技术进行了全面的阐述.