高寒地区CRTSⅢ型板式无砟轨道技术特点

我国在总结既有无砟轨道研究与应用经验的基础上,结合无砟轨道技术创新研究成果,研发并铺设了具有完全自主知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道,但在高寒地区CRTSⅢ型板式无砟轨道的应用仍需进一步研究。结合盘锦客运专线的设计与施工,对时速350km、高寒地区应用的CRTSⅢ型板式无砟轨道进行较为详细的介绍,并总结了其技术特点。对CRTSⅢ型板式无砟轨道的发展及应用具有借鉴意义。     

时速350km CRTSⅢ型板式无砟轨道板预制技术

新建盘营客运专线是我国首条设计时速350 km的CRTSⅢ型板式无砟轨道客运专线。CRTSⅢ型板式无砟轨道板是在汲取了CRTSI型和CRTSⅡ型轨道板技术的基础上,通过技术创新所取得的成果。主要介绍时速350 km的CRTSⅢ型板式无砟轨道板预制工艺、检验方法及关键工序作业要点,对同类工程有借鉴意义。     

垫层弹模对CRTSⅢ型板式无砟轨道力学特性影响

利用大型通用软件ANSYS,建立了包括钢轨、扣件、承轨台、道床板、板间树脂、垫层、支承层、基床表层、基础底层的CRTSⅢ型板式无砟轨道三维有限元力学模型,研究了在列车荷载作用下,垫层弹性模量对CRTSⅢ型板式无砟轨道系统力学特性的影响,研究结论对于完善CRTSⅢ型板式无砟轨道设计有指导意义。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道减振过渡段动力特性分析

针对高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道减振地段与非减振地段的刚度过渡段进行研究,基于车辆-轨道耦合动力仿真分析,在各级过渡段减振垫刚度按双倍递减的情况下,讨论过渡段范围每一级过渡长度和过渡级数对轮轨动力响应的影响.研究结果表明:当过渡级数一定,每一级过渡长度采用3块轨道板长度(约15 m),轮轨力幅值、过渡段与减振地段交...     

CRTSⅠ型板式无砟轨道施工方法和质量控制技术

介绍了CRTSI型板式无砟轨道的施工方法、施工质量控制技术等,可为同类工程参考。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道底座合理纵连长度计算

根据路基上CRTSⅢ型板式无砟轨道设计方案, 考虑了轨道多层结构间非线性相互作用关系, 基于有限元方法建立了不同底座板纵连长度的轨道结构空间耦合模型, 计算了轨道结构横向稳定性与整体升降温作用下轨道板、自密实混凝土和底座板的受力与变形, 分析了底座板的合理纵连长度。分析结果表明: 底座板纵连长度为2块及以上轨道板长度时, 可满足结构横向稳定性的要求; 在升温45℃荷载作用下, 随着底座板长度的增大, 轨道板纵向位移线性增大, 最大增幅约为58%, 但是应力与弯矩变化不明显; 自密实混凝土受力与变形的变化幅度较轨道板稍大, 最大拉应力为0.949MPa; 在降温40℃荷载作用下, 底座板应力受纵连长度的影响显著, 当长度达到5块轨道板长度时, 其纵向拉应力达到2.67 MPa, 接近混凝土容许拉应力。综合考虑横向稳定性与结构强度因素, 底座板合理纵连长度应控制在2~5块轨道板长度范围内。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板力学性能试验研究

通过七块CRTSⅡ型无砟轨道轨道板的静载和疲劳试验,发现轨道板在开裂前基本处于弹性状态,其控制截面实测应变值与实体单元、板单元有限元模型的理论计算结果较为吻合,而与初等梁理论的计算结果在轨下截面偏差较大;轨道板的静力强度均满足规范要求,但疲劳强度需进一步加强,施工过程中应加强对预应力工序的控制。     

列车荷载下桥上CRTS Ⅲ型板式无砟轨道挠曲力与位移

针对中国自主研发的CRTSⅢ型板式无砟轨道在运营阶段的受力变形问题, 以梁-板-轨相互作用原理为基础, 考虑钢轨、轨道板、自密实混凝土层及底座板等细部结构的空间尺寸与力学属性, 运用有限元法建立了高速铁路桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型; 计算了列车荷载作用下轨道及桥梁结构的挠曲力与位移, 分析了不同列车荷载作用长度、桥上扣件纵向阻力及墩台顶固定支座纵向刚度对挠曲力与位移的影响。研究结果表明: 在全桥加载情况下, 多跨简支梁桥上钢轨挠曲力在支座处表现为拉力, 跨中表现为压力, 大跨连续梁主桥上钢轨挠曲力在两侧边跨表现为拉力, 中间跨表现为压力, 单线加载时2种桥上有载侧钢轨挠曲力分别达到了38、53 kN, 约为双线加载时的1/2;轨道、桥梁结构纵向力与位移最大值不同时出现在同一工况下, 需要根据不同的检算部件选取最不利的列车荷载作用长度, 并将ZK活载中的集中力设置在跨中位置; 采用小阻力扣件可以改善钢轨受力与变形, 简支梁桥和连续梁桥上钢轨最大挠曲力分别减小了35%和22%, 钢轨纵向位移分别减小了7%和5%, 但轨板相对位移分别增大了26%和30%, 需加强观测以控制钢轨的爬行; 从轨道及桥梁结构的安全性与耐久性角度考虑, 建议将墩台顶纵向刚度控制在设计值的1.0~1.5倍范围内。     

减振CRTS Ⅲ型板式无砟轨道路隧过渡段动力分析

为了设置合理的过渡段长度,最大限度地减小路基与隧道之间变形差对行车安全性和舒适性的影响,基于有限元方法和车辆-轨道垂向耦合动力学理论,建立了列车-轨道-路隧过渡段垂向耦合动力分析模型.以钢轨挠度变化率、车体加速度和轮轨力等作为评价指标,对路隧过渡段动力特性进行分析,提出了路基与隧道内同时设置过渡段时,减振橡胶垫层的刚度建议值和布置方式,以及仅在隧道内设置过渡段时过渡段长度的建议值.研究结果表明:过渡段橡胶垫层的刚度可采用分级过渡的方式,减振橡胶垫层的刚度比不宜超过2;在过渡段,以车体振动加速度为控制指标,从保障行车安全和减小过渡段维修工作量的角度出发,建议隧道内过渡段的设计长度为25~30 m.      

CRTSⅡ型无砟轨道板场建厂规划设计

按照CRTSⅡ型轨道板场的建厂规划设计流程,从板场选址、板场总体布局、各功能区设计三方面对主要设计原则及方法进行论述,列出主要参数的计算方法,并给出某CRTSⅡ型轨道板场的建厂工程实例。     

CRTSⅡ型无砟轨道轨道板混凝土配合比设计

轨道板的制造是高铁CRTSⅡ型无砟轨道系统技术的关键。混凝土配合比的确定是轨道板制造的关键。轨道预制板与传统混凝土制品存在较大差异,且在国内无成熟经验借鉴。目前国内的轨道板场处于消化吸收国外博格板经验和自己摸索的阶段。铁一院石武客专中心试验室会同中铁十一局武汉板场试验室通过大量的试验研究和探索,确定了较成熟的CRTSⅡ型无砟轨道轨道板预制用混凝土配合比(C55),并在生产中应用结果良好。     

桥墩温度梯度对桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道纵向力的影响

针对桥墩温度梯度引起的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向附加力与变形, 以梁-板-轨相互作用原理和有限元法为基础, 建立了多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型, 详细考虑了钢轨、轨道板、CA砂浆、底座板及桥梁等主要结构和细部结构的空间尺寸与力学属性; 采用单位荷载法计算了桥墩纵向温差作用引起的墩顶纵向位移, 分析了墩顶位移影响下桥上无砟轨道无缝线路纵向力与位移的分布规律。分析结果表明: 当各墩顶发生均匀位移时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力分布规律及其最大值一致, 且随着墩顶均匀位移的增加而线性增大, 轨板相对位移峰值均出现在两侧桥台、台后锚固结构末端以及第2跨和最后一跨固定支座墩顶处; 当墩顶均匀位移为5 mm时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上钢轨最大纵向力分别为79.62和79.54 kN, 最大纵向位移分别为4.94和4.91 mm, 轨板最大相对位移均为0.23 mm; 当各墩顶发生不均匀位移时, 钢轨纵向力及轨板相对位移均在邻墩位移存在差异处发生突变, 多跨简支梁桥上固结机构纵向受力大于大跨连续梁桥; 对于高墩桥梁, 需重点关注相邻墩身高差最大处的轨板相对位移、底座板与桥梁相对位移及固结机构的纵向受力。     

桥梁温度跨度对CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路的影响

为探索桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道的桥梁温度跨度的合理限值,运用线板桥墩一体化模型计算了不同温度跨度下钢轨制动力和伸缩力,基于弹性点支承梁理论分析了桥梁温度跨度对钢轨强度的影响,运用屈曲有限元分析了桥梁温度跨度对无缝线路稳定性的影响,根据钢轨与轨道板的相对位移分析了桥梁温度跨度对扣件耐久性的影响。结果表明,为保证无缝线路强度、稳定性及扣件耐久性,桥梁温度跨度的合理限值为482 m。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道横向弯曲疲劳试验

为了研究列车疲劳荷载作用下CRTSⅢ型板式无砟轨道结构横向受力性能,采用实际工程施工现场的材料及施工工艺,利用足尺模型,切割制作6个单承轨台或双承轨台的板式无砟轨道试件,进行橡胶板模拟路基上板式无砟轨道结构的横向弯曲疲劳试验,得出列车疲劳荷载引起的横向弯矩作用下板式轨道试件的应力、变形分布规律及疲劳损伤的发展形态.试验结果表明,在15.0~255.0 kN和42.5~425.0 kN疲劳荷载作用下,模拟路基上单承轨台和双承轨台的试件板中位置轨道板上表面先出现纵向裂缝,随后轨道板横向预应力筋锚固端出现由锚头向轨道板上表面的劈裂裂缝,累计疲劳500万次后,三点弯曲模式下轨道板-充填层复合板试件的自密实混凝土开裂荷载和层间滑移荷载分别减小20%~30%和25%以上,疲劳损伤、层间离缝对轨道板与充填层的协同工作性能有不利影响.      

考虑界面初始黏结缺陷的CRTS Ⅱ型板式无砟轨道温度变形

针对中国高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道界面初始黏结缺陷导致轨道结构温度变形进一步增大的现象, 基于电荷耦合器件(CCD)工业相机与计算机图片处理技术, 建立了板式无砟轨道界面空隙率试验检测系统, 测试了3块CRTSⅡ型板式无砟轨道板与水泥沥青(CA)砂浆界面的初始空隙率; 在有限元模型中以界面空隙率定量表征了界面的黏结状态, 即根据界面空隙率检测结果, 考虑界面存在一定量值的初始空隙率, 并假设这些空隙均匀分布在整个界面上, 系统分析了界面初始黏结缺陷对板式无砟轨道温度变形的影响。研究结果表明: 3块轨道板样本界面的初始平均空隙率为22.3%, 界面四周的初始黏结状态明显差于轨道板界面中心; 在正、负竖向温度梯度作用下, CRTSⅡ型板式无砟轨道分别呈现中心上拱和四周翘曲的温度变形模式; 正温度梯度作用下轨道板最大温度变形与不考虑界面初始黏结缺陷相比增大了7.8%~10.1%, 且随着界面初始空隙率的进一步增大, 轨道板最大上拱温度变形呈线性增大趋势; 负温度梯度作用下, 界面空隙率的增大对轨道板温度变形的影响不大; 在分析CRTSⅡ型板式无砟轨道温度变形时应适当考虑轨道板与CA砂浆的界面初始黏结缺陷, 研究结果可为分析CRTSⅡ型轨道板上拱温度变形机理提供参考。     

CRTSⅡ型无砟轨道板施工技术

随着高速铁路的不断发展,无砟轨道为铁路的高速运行提供了保证,CRTSⅡ型无砟轨道板作为高速铁路的核心技术,具有施工工艺新、质量要求高、过程控制重要、验收复杂等特点。结合京沪高速铁路四标段现场施工的实践,介绍CRTSⅡ型无砟轨道板的施工技术与质量控制措施。     

刚构桥上无砟轨道无缝线路静力特性分析

针对刚构桥上无砟轨道无缝线路的受力与变形进行研究,以梁-板-轨相互作用原理为基础,分别建立刚构桥上CRTSⅢ型板式和CRTSⅠ型双块式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,计算伸缩、挠曲、制动、断轨工况下轨道结构和桥梁纵向力及位移,并对两种轨道结构静力特性进行对比分析,为刚构桥上无缝线路轨道结构设计提供参考。结果显示：在温度荷载、列车荷载作用下,采用CRTSⅠ型双块式轨道结构时钢轨纵向力更小,但轨板相对位移增幅明显,可能产生安全隐患;在列车制动荷载工况下,采用CRTSⅢ型板式轨道结构时钢轨纵向力与轨板相对位移均更小;在断轨工况下,采用CRTSⅠ型双块式轨道结构时断缝值超过了规范容许限值。建议在刚构桥上采用CRTSⅢ型板式无砟轨道。     

CRTSⅢ型无砟轨道板智能粗铺及精调技术研究

为提高CRTSⅢ型无砟轨道板粗铺及精调工序自动化及智能化水平,研发了轨道板吊装及粗铺定位装置、轨道板智能精调装置及控制系统,可实现CRTSⅢ型无砟轨道板从粗铺至精调的自动智能一体化施工。阐述了轨道板智能粗铺及精调技术的原理与方法,介绍了智能精调控制系统软件应用场景,结合工程应用经验,验证了智能粗铺与精调技术的稳定性及实用性,具有一定的借鉴意义。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道底座板施工技术

底座板是CRTSⅠ型板式无砟轨道的最基础部分,是轨道板和路基(桥梁)的连接部分。无砟轨道底座板施工工艺技术需满足底座板的质量、精度要求。凸型挡台是控制轨道板纵横向移动的最重要设施,凸型挡台的标高、内在和外观质量的好坏,直接关系到无砟轨道的整体工程质量和美观。底座板和凸型挡台施工的质量是高速铁路无砟轨道工程中的重要控制环节之一。