CRTSⅠ型无砟轨道板预应力筋破坏所致附加荷载的影响分析

针对CRTSⅠ型无砟轨道板在运营过程中出现部分预应力筋破坏的现象,本文建立CRTSⅠ型无砟轨道板及其预应力分析模型,对不同位置、不同数量纵横向预应力筋破坏引起的轨道板附加荷载进行计算分析。计算结果表明:纵向预应力筋的破坏会带来轨道板附加弯矩,引起轨道板翘曲变形;预应力筋破坏对纵横向应力峰值影响较小;轨道板整体预压力随着预应力筋破坏数量的增加而减小,其中预压力在端部损失较明显,轨道板中部由于层间黏结约束,预压力损失小于端部。预应力钢筋应力计算结果显示,预应力钢筋受力基本不受相邻预应力筋破坏的影响。     

CRTS Ⅲ型先张法轨道板生产线预应力筋张拉模具的静力分析

CRTS Ⅲ型双向先张法预应力轨道板是我国自主研发的新型轨道板。其生产制作正在由原有的固定式作业向生产线作业转变。原有的基坑式生产模具依靠模具本身的结构来消除先张法预应力对模具造成的变形。本文提出一种全新的适合生产线生产的模具,在其模具上增加预应力反力张拉杆,通过给模具横向和纵向施加规定的预应力钢筋张拉反力,减小模具自身变形,实现改善轨道板上拱变形的目的,提高轨道板的合格率。全新的轨道板模具承受载荷大,受荷时间长,其结构强度和刚度直接影响成品板的质量。利用ANSYS软件对该轨道板生产线预应力筋张拉模具进行有限元分析,研究模具在各种作业工况下的应力和变形,验证了模具设计的合理性,为模具设计提供可靠依据。     

高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道复合轨道板受力特性研究

复合轨道板为高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道的核心部件。基于现场试验开展了复合轨道板自密实混凝土收缩应力、温度翘曲应力及复合轨道板动应力3方面的试验研究,以进一步了解复杂因素作用下复合轨道板的受力特性。研究表明:板下自密实混凝土龄期达到100 d时,其收缩变形趋势逐渐平缓,由约束引起的板下自密实混凝土收缩拉应力约0.7 MPa;研究提出了正温度梯度作用下复合轨道板温度翘曲应力的实用计算式,以及复合轨道板自密实混凝土纵向动拉应力实用计算式,可推算不同温度梯度及动车组作用下复合轨道板承受温度翘曲应力和动拉应力;综合分析表明,在自密实混凝土收缩、温度梯度、列车荷载等因素作用下,复合轨道板承受的静动态拉应力可达4 MPa,应力幅值较大,受力状态较为复杂。     

CRTSⅢ型先张预应力轨道板平面度变化规律研究

CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国自主知识产权的新型无砟轨道结构形式,其双向先张预应力轨道板具有精度高、工艺简单、可工厂化生产等特点,已广泛应用于我国高速铁路工程建设。由于轨道板为长薄型混凝土结构,在运输、储存和吊装过程中,因混凝土预应力、温度应力和重力等影响,易产生翘曲变形,影响轨道板的平面度,增加轨道精调成本。针对CRTSⅢ型先张预应力轨道板在不同施工阶段和不同环境状态下平面度的变化,研究其平面度的变形规律,以期为轨道板制造和铺设提供参考。     

高速铁路CRTSⅢ型预制轨道板平面度关键影响参数

针对个别线路CRTSⅢ型轨道板脱模时已存在上拱的问题,建立了轨道板-模板一体化分析模型,研究预应力施加、混凝土收缩等因素对预制轨道板平面度的影响规律。结果表明:预应力及其偏心、轨道板顶面和底面弹性模量差异、养护过程中温度梯度对预制轨道板平面度影响较小,底模承轨槽约束条件下的混凝土收缩是影响预制轨道板平面度的关键因素。轨道板预制过程中混凝土收缩控制试验表明,在保证模板精度条件下,养护过程中补水可显著减小预制轨道板平面度上拱幅值。     

高速铁路先张法轨道板预应力传递长度研究

预应力传递长度是先张法预应力轨道板结构设计的关键参数。基于直径10mm螺旋肋钢丝与混凝土黏结-滑移本构关系,运用有限元软件ANSYS,分析预应力钢筋端部不设置和设置锚固板时先张预应力轨道板的混凝土压应变、预应力钢筋轴力和滑移区长度,研究预应力钢筋端部设置锚固板对减小预应力传递长度的作用机理。结果表明:锚固板承担了大部分预应力钢筋的张拉力,从而有效减小预应力钢筋和混凝土间的滑移区长度和滑移量,使得轨道板的预应力传递长度也显著减小。在直径为10mm的螺旋肋钢丝端部不设锚固板和分别设置直径为20和40 mm的锚固板,进行轨道板试件传递长度试验,得到的预应力传递长度分别为425,225和225mm,可见设置锚固板后可减小预应力传递长度47.06%;当锚固板的直径达到一定值后,其对轨道板试件预应力传递长度的影响较小;随时间的增加,无锚固板的轨道板试件预应力传递长度呈增大趋势,而设置锚固板的轨道板试件预应力传递长度则相对稳定。     

CRTSⅢ型后张板式无砟轨道预应力损失及翘曲影响

CRTSⅢ型后张板式无砟轨道(简称Ⅲ型板)是我国无砟轨道结构的主要形式之一,其轨道板采用双向后张预应力结构,施工及使用过程中预应力损失不可避免。预应力损失影响轨道结构的受力及变形,根据Ⅲ型板预应力特征,计算施工锚固阶段及使用过程中的轨道板预应力损失,分析轨道板预应力损失对轨道结构翘曲变形及翘曲应力的影响,并得到以下结论:(1)Ⅲ型板纵向预应力总损失为158.69MPa,长期预应力损失为82.56MPa,横向预应力总损失为164.98MPa,长期预应力损失为78.62MPa;(2)预应力损失对轨道板翘曲位移影响较小;(3)正温度梯度作用下预应力损失使轨道板受压,应力略有减小;(4)负温度梯度作用下预应力损失导致轨道板受拉,应力有所增加。     

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。     

应用ANSYS分析轨道板温度力

正1概述无砟轨道结构主要分为板式和枕式结构。板式结构中的混凝土轨道板直接受大气影响而产生温度变化。混凝土是敏感性材料,热传导性能差,其温度变化导致轨道板出现伸长、收缩和翘曲变形。这些变形受到轨道板上部结构的钢轨和扣件、板下基层和接触面的摩擦阻力、基层反力、板自重和相邻板等约束作用时,板内产生温度应力。     

混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长规律

使用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋代替高强钢筋作为预应力筋,环氧涂层钢筋作为非预应力筋,可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。把握无黏结CFRP筋应力增长规律是准确计算无黏结CFRP筋预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及抗弯承载力的基础。针对无黏结预应力混凝土梁板在承载过程中无黏结CFRP筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无黏结CFRP筋应力增长规律的计算程序。基于大量电算分析结果,得到受拉区非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、CFRP筋弹性模量、加载形式、跨高比、预应力筋合力点至受压区边缘的距离、受压区非预应力筋及受压翼缘等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长的影响规律;建立部分预应力混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。     

城市轻轨预应力混凝土轨道梁徐变性能试验研究

通过4根1：5城市轻轨预应力混凝土轨道梁模型的500d长期试验，对其时随性能进行较系统的研究与分析，重点考察混凝土种类、截面上下缘应力差等因素对轨道梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、钢筋应力及预应力筋应变等的影响。基于龄期调整有效模量法，编制步进法时随有限元分析程序，实现轨道梁徐变变形的时随全过程分析。应用该程序对本文试验结果进行模拟分析，计算值与试验结果吻合良好。在试验研究、时随全过程分析及美国规范ACI 318-02的基础上，提出综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式、钢筋配筋率及截面上下缘应力差的城市轻轨轨道梁徐变变形设计建议。研究成果为我国城市轻轨预应力混凝土轨道梁的工程设计与应用及有关规范的编制提供了依据和参考。     

先张法轨道板预应力传递长度的关键影响因素研究

预应力传递长度是高速铁路先张法预应力轨道板设计需解决的核心问题。采用有限元软件ANSYS建立了先张法预应力小梁计算模型,分析了钢筋直径、混凝土强度、锚固板的设置及尺寸对先张法轨道板中预应力传递长度的影响,并通过现场试验验证计算结果的可靠性。分析结果表明:预应力传递长度随预应力筋直径的增大而增加,最终建立的预应力也随之增大;随着混凝土强度的增加,预应力传递长度有减小的趋势;锚固板的设置能显著减小预应力传递长度,保证混凝土预应力在板端第一扣件节点处完全建立,但锚固板的尺寸对传递长度影响不大。     

有轨电车嵌入式轨道结构几何形位的变化特性分析

基于弹性地基梁理论,建立路基上嵌入式轨道结构有限元模型,分析不同温度荷载作用下轨道结构的温度翘曲变形及几何形位变化特性。结果表明:不同温度荷载作用下,轨道高低及轨距变化量均小于允许值,满足轨道平顺性要求;随着温度幅值的增加,轨道板温度翘曲变形及轨道不平顺性加剧,且轨距变化量与轨道板温度翘曲基本成正比;与温度梯度荷载作用相比,轨道结构整体温度变化对轨道不平顺性的影响更为显著;门形钢筋可以为轨道板提供足够的限位能力,有利于轨道板中部的平顺性,但可能造成相邻轨道板间的高低不平顺。     

严寒地区CRTS Ⅲ型轨道板翘曲变形分析研究

研究目的:我国具有自主知识产权的先张法双向预应力混凝土CRTS Ⅲ型无砟轨道板已成为时速350 km高速铁路的主导板型。轨道板翘曲量是控制高铁线路运行平顺性和舒适性的关键参数,预制施工精度及平整度对确保轨道板结构安全使用和耐久性,防止表面裂纹质量缺陷具有显著的影响。研究结论:(1)高铁线路运行平顺性和舒适性关键在于解决轨道板的翘曲问题;(2)为使轨道板混凝土结构能够安全使用、耐久性指标得以实现,根据裂纹产生的原因和部位采取相对应的措施;(3)"润滑式"机械锁、"微机智能化"养护、"缓存区"的设置可解决超张拉及轨道板的表面毛裂问题,保证轨道板的预制质量;(4)本研究成果可为类似CRTS Ⅲ型板的预制提供可靠的经验及技术积累。     

预制轨道板混凝土配制技术

轨道板设计混凝土等级为C55,16 h预应力放张时混凝土抗压强度不低于48 MPa,弹性模量不低于36 GPa.分析了使用通用硅酸盐水泥掺普通掺合料和非缓凝型聚羧酸减水剂配制轨道板混凝土技术,并进行了配合比试验和试生产.结果表明,使用拥有自主知识产权的轨道板混凝土材料体系,与使用超细水泥和早强专用掺合料混凝土材料相比,具有质量易控制、成本低等优点.     

长联多跨客运专线连续梁桥支座预偏量的研究

以某在建的一联18跨客运专线连续梁桥为工程背景,论述了支座预偏量设置原理,并系统分析收缩徐变、施工方案、合龙温度以及混凝土弹性模量等因素对支座预偏量的影响,以确定合理的支座预偏量设置值。研究结果表明:收缩应变及徐变系数终极值对支座预偏量有较大影响,应合理取值;施工方案、合龙温度和混凝土弹性模量对支座预偏量均有不同程度的影响,工程中需根据实际采用的施工方案、合龙温度和弹性模量实测值计算设置支座预偏量。     

铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究

以梁体和轨道板用混凝土为研究对象,从工作性能、力学性能、耐久性能、收缩徐变性能等多方面对比研究了铁路工程预应力结构用机制砂混凝土和河砂混凝土的性能差异。结果表明:机制砂混凝土需掺加更多的减水剂和引气剂来达到与河砂混凝土相同的工作状态;石灰石粉的促进水化作用和机制砂的颗粒特性提高了机制砂混凝土早期抗压强度、抗折强度和弹性模量;石灰石粉的填充效应有利于提高混凝土密实度,降低混凝土离子扩散系数和电通量;机制砂混凝土抗冻性能满足梁体和轨道板的技术要求;机制砂混凝土收缩徐变的变化规律与河砂混凝土一致。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道板角离缝原因与治理措施

为了研究轨道板板角离缝的形成原因及治理措施,选取一高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道结构,对其砂浆变形、板面高程、轨道板不同部位温度等指标进行24 h连续测试,并对测试结果进行分析。结果表明:轨道板板面与板底温差的周期性变化是导致轨道板周期性变形的主要原因;轨道板板面高程随时间变化呈现大致规律的波动变化;相对板面中心,板角在夜间翘起明显,板角离缝宽度与离缝值在夜间同步增大;充填层CA砂浆横向和竖向变形遵循热胀冷缩规律,其变形量较小,不是板角离缝产生的主因;不同涂层对混凝土表面温度具有降低作用,可用于改善板角因温度翘曲而产生的离缝程度。     

郑徐高铁CRTSⅢ型板式无砟轨道结构服役状态监测

为掌握CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的温度场、受力和变形规律,在郑徐高铁跨京杭大运河徐州特大桥的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构开展监测服役状态监测的基础上,对监测数据进行了统计分析,研究表明:(1)轨道板板中温度高于自密实混凝土层和底座板;(2)轨道板上半部分温度梯度较大,下半部分温度梯度较小;(3)连续梁跨中地段轨道板板端翘曲位移高于板中翘曲位移,板端最高翘曲位移为1.9mm。连续梁梁端地段轨道板板端翘曲位移与板中翘曲位移接近;(4)随着大气温度的升高,桥梁梁缝的相对位移值逐渐减小;(5)轨道板压应力、拉应力大小变化随着温度的升高和降低而相应发生变化。     

CRTSⅢ型轨道板平整度变化规律分析

为了更好地控制CRTSⅢ型轨道板平整度,以P5600型轨道板为测试对象,对轨道板不同龄期单侧承轨面翘曲量和混凝土抗压强度进行检测,分析其变化规律。结果表明:轨道板脱模后单侧承轨面中央翘曲量小于0.5 mm时,轨道板90 d龄期单侧承轨面中央翘曲量超过偏差限值概率较小;轨道板单侧承轨面翘曲量随龄期的延长而不断增大,但各龄期承轨面翘曲量变化规律基本相同;脱模至水养3 d结束后,轨道板单侧承轨面中央翘曲量增幅较大,随龄期的延长翘曲量增幅逐渐减小;混凝土设计强度比和轨道板单侧承轨面中央翘曲量随龄期的变化规律基本相同。