地震对有砟轨道横向变形影响分析

应用动态时程分析理论和有限元方法,分别选取美国EI-Centro地震波(适用于二类场地)和LomaPrieta地震波(适用于三类场地),研究水平地震作用下不同半径曲线轨道和直线轨道横向变形的特点,研究不同地震烈度地震波对有砟轨道横向弯曲变形的影响规律,初步建立地震烈度和轨道横向变形程度之间的对应关系。研究结果表明,地震烈度在6度以下时,轨道无损坏或横向变形4 mm,无需维修可使用;地震烈度达到7、8度时,轨道横向变形可能达到数厘米,需要对轨道进行检测,必要时应进行维修后运营;地震烈度8度时,轨道变形明显增大,需对轨道进行维修或更换轨道。研究结果可为有砟轨道震后快速评估提供参考。     

温度力作用下单元板式无砟轨道钢轨横向变形研究

为了研究无砟轨道钢轨横向稳定性,以曲线上单元板式无砟轨道无缝线路为对象,建立包括钢轨、扣件、轨道板和限位部件的无砟轨道钢轨横向变形计算模型,结合不同轨道板长度分析钢轨在温度力作用下的横向变形特性,讨论不同、限位部件弹性和初始弯曲半波长对钢轨横向变形幅值和扣件横向抗力的影响。计算表明,巨大温度力可导致钢轨沿线路纵向产生以轨道板为波长的周期横向不平顺,在小半径曲线地段,应采用刚度较大且塑性变形小的弹性限位垫层材料,重视半波长过小的初始弯曲的治理,并加强对钢轨横向位移和板端扣件使用状态的监测。     

高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性理论与试验研究

高速铁路大跨度斜拉桥应用无砟轨道可提高线路平顺性和稳定性,消除线路的潜在限速点,统一轨道类型,减少轨道线路运维成本,是我国高速铁路的重要技术创新。依托世界首座无砟轨道大跨度斜拉桥-昌吉赣客专赣州赣江特大桥,建立大跨度斜拉桥-无砟轨道体系精细化有限元分析模型,探明了大跨度斜拉桥-无砟轨道一体化体系的变形特征,设计并制作了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性的等效比例室内试验模型,开展了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性理论与试验研究,对比分析了大跨度桥上无砟轨道的不同长度、隔离层类型及布置方式的影响,研究了在各类变形条件下大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形跟随性和协调性。研究结果表明：大跨度斜拉桥梁端转角和主梁整体挠曲变形仍可依据现行规范中的中小桥梁相关限值进行控制;应合理控制斜拉桥主梁节间的局部变形,避免桥上无砟轨道层间出现脱空离缝;提出了大跨度斜拉桥上单元式无砟轨道设置橡胶隔离层的技术方案,论证了橡胶隔离层的应用效果,建立了桥上无砟轨道橡胶隔离层的“缓冲作用”理念和轨道层间“隔而不离”的设计目标,显著提高了桥上无砟轨道的变形适应性;本文研究成果可为高速铁路大跨度斜拉桥上无砟轨道的推广应用提供技术...     

无砟轨道铺设条件——线下工程沉降变形分析评估

研究目的:线下工程沉降变形观测、评估分析是无砟轨道铺设过程中的关键工序之一,本文通过探讨无砟轨道线下工程沉降变形观测、评估方法和工作流程,提出了系统分析、评估无砟轨道铺设条件的理念,希冀有助于该项工作的开展,确保无砟轨道铺设的基本条件满足设计要求.研究结论:研究成果有助于指导无砟轨道线下工程沉降变形分析和评估工作,系统分析、评估理念有助于确保线下工程沉降变形均匀和列车安全、舒适、高速运营.     

既有地铁线路变形控制标准研究

在总结已有典型工程地铁线路变形控制标准的基础上,详细研究了轨道结构和隧道结构变形控制标准的确定方法。轨道结构变形控制标准主要取决于轨道的养护维修规则和扣件类型。隧道结构变形控制标准要考虑施工影响和既有结构当前承载能力两个方面的因素,具体标准数值的确定要经过反复计算。从运营安全的角度出发,隧道结构变形控制标准要服从于轨道结构变形控制标准的要求。最后,讨论了既有线变形控制标准的分解执行问题。     

环境因素引发的CRTSⅢ型无砟轨道板温度场和竖向变形特征分析

针对轨道交通CRTSⅢ无砟轨道板在环境因素作用下产生的翘曲变形,在实际运营线路上采用传感器对其温度和竖向变形进行现场测试,分析在不同的环境条件下轨道板的变形规律以及轨道板变形后对列车运行的平稳性和舒适性的影响.研究发现:板内温度梯度是CRTSⅢ型轨道板产生翘曲变形的主要影响因素,在夏季晴天,轨道板在太阳辐射和环境温度共同作用下,白天时轨道板变形呈现上凸变形,夜晚时轨道板变形呈现下凹变形,且上凸变形幅度大于下凹变形;阴雨天气由于太阳辐射程度减小,轨道板变形相对较小;在不同的环境条件下的轨道板变形中,轨道板边缘处的竖向变形要大于其他部位;轨道板变形会对钢轨的不平顺产生影响,但其变形量对列车的平稳性和舒适度影响不大,且在极端工况下,列车的平稳性指标和舒适性指标均为优.     

运营高速铁路重点地段基础变形监测技术研究

目前运营高速铁路重点地段基础变形监测缺乏完整的技术体系,以某运营高速铁路重点地段基础变形监测实践为依托,进行以下研究:(1)分析运营期高速铁路重点地段基础变形监测特点,提出重点地段的选取原则;(2)结合相关规范,提出适用于有砟轨道和无砟轨道的监测断面和监测点布设方法以及相关监测技术要求;(3)根据重点地段监测方式的特点...     

连续梁桥典型变形对轨道几何形位演变的影响

研究目的:连续梁桥变形引起的轨道几何形位演变直接影响线路运营速度和行车安全。轨道几何形位演变的有效防控是保证轨道平顺性的核心关键。以考虑两侧简支梁引桥及路基影响的3跨连续梁桥为研究对象,基于作者已建立的连续梁桥典型变形引起轨道几何形位改变的映射解析计算模型,定量化研究桥墩沉降,梁端横、竖向转角及梁体横、竖向错台等典型变形对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构轨道几何形位改变的影响,并提出钢轨变形防控措施。研究结论:(1)钢轨变形量与连续梁桥变形幅值呈正比,具有明显"跟随性";(2)连续梁桥变形导致较大扣件力集中在梁缝处;(3)无论是桥墩沉降、梁端转角还是梁体错台,都会使在桥梁变形区域边界处的钢轨产生"上翘"的现象,且"上翘"值与桥梁变形幅值呈正相关,合理控制变形区域边界处的钢轨上翘,可保证线路高效安全运营;(4)本研究结论可为防治轨道几何形位演变提供理论依据。     

铁路轨道刚度的确定方法

对轨道合理刚度问题进行分析,阐述轨道容许变形量与轨道部件容许应力相互平衡关系以及维修工作量与行车舒适性相互制约关系。给出三种确定轨道整体刚度的方法,钢轨允许应力法、轨道允许变形法和临界速度法。论述部件刚度合理匹配关系。从安全和控制维修的角度,提出基于合理变形确定轨道部件刚度的方法,即变形分配法。应用所提出的方法,对高速铁路轨道刚度问题进行探讨,建议采用轨道允许变形法和变形分配法确定高速铁路轨道整体刚度和部件刚度。给出我国高速铁路在车辆轮载作用下轨道刚度的建议值,轨道整体刚度100kN·mm-1、钢轨支座刚度37kN·mm-1、轨下垫板和道床刚度74kN·mm-1。     

盾构下穿高速铁路路基与隧道的变形传递机理及特征研究

以5个盾构隧道下穿既有高速铁路隧道或路基工程为依托,通过对既有结构沉降数值模拟计算,研究得到了既有高速铁路工程结构在盾构下穿过程中的变形和传递规律;通过已完工的3个工程案例的结构及轨道现场变形监测数据与理论计算结果对比,验证了模型准确性。研究结果表明：（1）隧道刚度越大,相同条件下轨道与结构的差异变形就越小,盾构隧道与路基U形槽的钢轨差异变形较明挖法隧道增大约25%,最大的差异变形均发生在隧道结构与无砟轨道支承层之间,总差异沉降占比约为60%～85%,而采用碎石道床的计算路基沉降与轨道道床沉降基本一致;（2）不同地层条件对隧道-轨道的变形传导规律无明显影响;（3）在相同结构变形条件下,Ⅱ型板式无砟轨道的轨道变形小于Ⅲ型板式无砟轨道,2种无砟轨道变形传递主要发生在底座板与中间层之间。通过对以上工程的分析以及规律的研究,可为类似盾构下穿高速铁路路基与隧道工程的工前预测准备提供借鉴。     

无碴轨道工后沉降变形观测、评估的集成理念

研究目的:针对客运专线无碴轨道铺设的关键控制措施——工后沉降变形观测、评估,提出工后沉降变形观测、评估的集成思想,希望有助于提高建设、施工管理人员对该问题的认知,有助于客运专线的建设。研究方法:系统分析国外相关资料,结合我国客运专线建设的具体情况和已发布的相关指南,先分析独立单元的沉降变形,后集成不同单元的沉降变形,进行系统分析。研究结论:通过对路基、桥涵、隧道等单元之间的变形差异性影响分析和系统评估,明确各单元间沉降变形对铺设无碴轨道的影响,消除彼此间的变形差异影响;明确无碴轨道的铺设时间,切实保证无碴轨道的生命周期。     

新建隧道下穿施工引起既有铁路轨道变形的理论计算模型

新建隧道下穿施工将引起上覆既有铁路轨道产生不平顺，导致列车振动加剧，进而降低旅客乘车舒适性。为此，提出新建隧道下穿施工引起铁路钢轨变形的理论计算模型。首先，采用高斯分布公式预测新建隧道施工引起铁路路基顶面沉降；然后，将轨道视为无拉力弹性地基上的梁，推导路基沉降引起轨道挠曲变形计算式。通过与室内模型试验结果和现场监测数据比较，对提出的理论模型进行验证。探讨铁路线路与新建隧道间的水平夹角、钢轨抗弯刚度、路基顶面沉降槽宽度系数对钢轨挠曲变形的影响规律。该计算条件下，当路基沉降槽宽度系数小于2 m,新建隧道垂直下穿施工将导致上方有砟铁路轨枕产生局部空吊现象；增大钢轨抗弯刚度，可以减小钢轨挠曲变形幅值；增大铁路线路与隧道之间水平夹角，可以减小钢轨挠曲变形波长；增大路基沉降槽宽度系数，轨道挠曲变形幅值逐渐减小，并且波长逐渐增大。     

杨干连拱隧道围岩变形治理技术

对杨干连拱隧道出口地质灾害造成初期支护变形的原因进行分析，通过对浅埋段围岩应力计算、前期临时加固方案确定、治理变形过程中诸多关键技术的叙述，形成了一套连拱隧道围岩变形治理技术。     

考虑剪切变形的无缝线路轨道稳定性分析

运用“荷载变形”关系,在考虑剪切变形的情况下进行无缝线路轨道稳定性分析,并推导出钢轨温度力计算公式。输入不同的轨道弯曲波长,找出最小的钢轨温度力,此值对应着最不利的变形波长l。此外,对是否考虑剪切力的2种情况进行对比。研究结果表明,剪切力对失稳极限温度压力的影响非常小,因此,在实际计算中可以忽略。     

高速铁路变形可调板式无砟轨道结构研究

在分析国内外高速铁路无砟轨道变形调整技术及应用经验基础上,基于结构安全可靠、变形调整便利、预制装配化施工等原则,考虑沉降、上拱、偏移等线下基础变形特征,提出了一种变形调整能力较强的板式无砟轨道结构。通过减小轨道板下调整层厚度或灌注聚合物砂浆实现轨道高低调整,通过移动轨道板并改变限位孔周边弹性缓冲垫层厚度实现轨道水平调整。在不损伤无砟轨道主体结构的前提下可实现高低调整量100 mm,水平调整量40 mm。提出的变形可调板式无砟轨道结构可为地质条件及气候复杂地区高速铁路无砟轨道设计及相关病害整治提供参考。     

JR东日本东北新干线提高舒适度的工作

JR东日本公司管理东北新干线的养路部门，在提高舒适度和降低维修成本的情况下，对线路进行有效的养护工作。有砟轨道的捣固施工，采用4个单独的捣固单元实现上下左右移动；板式轨道变形治理中利用IC卡传输East-Ⅰ检测车的数据，自动控制拨道机进行钢轨横向移动实现连续施工。板式轨道铺设9年后维修成本增加，填充层缺损、垫板下的绝缘板性能下降和扣件老化等问题加剧，还存在腐蚀、弯曲、混凝土钢筋老化等问题。JR东日本公司在更换老化材料大修轨道时，有计划地更换材料把维修费用进行平均分配，同时研究开发长寿命的轨道材料。     

高速铁路无砟轨道—路基变形计算模型的研究

基于高速铁路路基工后沉降产生于地基沉降变形的机理及无砟轨道各结构层间关系的处理,研究高速铁路无砟轨道—路基变形计算模型。以双块式无砟轨道为例,以下部边界分别为地基面和路基面,道床板与支承层间的关系分别按层间接触和层间结合良好考虑,构建不同条件下的无砟轨道—路基变形计算模型。采用ABAQUS软件进行模型的计算,结果表明,下部边界为地基面和层间关系按接触考虑的计算模型能够反映轨道长波不平顺产生于路基变形的机理,计算结果符合双块式无砟轨道实际的结构特点和受力特征;而下部边界为路基面和按层间结合良好构建的无砟轨道—路基变形计算模型,由于支承层直接承受输入的"强制性"变形荷载,改变了无砟轨道适应路基变形的协调关系,从而导致路基变形引起的无砟轨道层间离缝及支承层产生的拉应力计算值过大,不符合双块式无砟轨道的结构设计原理。由此验证了下部边界为地基面及无砟轨道各结构层按层间接触构建无砟轨道—路基变形计算模型的合理性和可靠性。     

杨干连拱隧道围岩变形治理技术

从杨干连拱隧道出口地质灾害造成初期支护变形的原因分析入手,通过对浅埋段围岩应力计算、前期临时加固方案确定、治理变形过程中诸多关键技术的叙述,形成了一套连拱隧道围岩变形治理技术。     

有轨电车嵌入式轨道板温度翘曲变形量研究

选取已铺轨并覆盖200 mm绿化土的嵌入式轨道板,对其温度梯度及高程变化进行连续24 h观测,以研究气温变化对轨道板温度梯度及翘曲变形的影响。采用理论方法和有限元数值方法计算轨道板翘曲变形,并将计算结果与实测值进行对比分析,为嵌入式轨道的结构设计提供参考。结果表明:在24 h观测时间内,轨道板温度梯度基本为正,其最大值为10.4℃/m。在最大正温度梯度作用下,轨道板最大翘曲变形为0.028 0 mm。通过理论计算和数值计算得到的最大翘曲位移分别为0.019 4 mm和0.027 0 mm。二者均与现场测量结果接近,验证了温度实测数据、有限元数值计算模型及边界条件的准确性和可靠性。     

有轨电车岔区基础变形研究

针对有轨电车6号道岔的岔区基础变形,应用有限元软件对岔区和道岔前后边界影响区进行建模,研究岔区基础变形位置及基础变形波幅对尖轨尖端上翘值的影响,同时提出轨道板空吊对基础变形限值的要求,并结合槽型轨道岔区轮轨接触几何关系计算结果,分析尖轨尖端上翘位移限值,结论:综合尖轨尖端上翘值限值和轨道板空吊计算结果,对于槽型轨道岔区路基而言,其不均匀沉降值不应超过10 mm/20 m,尖轨尖端的上翘值限值为4 mm。