市域快线双块式轨枕结构参数优化研究

相较城市轨道交通线路,市域快线的设计要求更高,采用双块式轨道结构可以进一步提高其安全性、平稳性和舒适性.针对广州某市域快线的技术特点和运营需求,设计了该线路双块式轨枕结构方案;并以降低混凝土温度收缩应力为原则,确定了较为合理的双块式轨枕倒圆角半径取值.建立堆放状态下的双块式轨枕结构力学分析模型,研究钢筋桁架参数对轨枕堆放力学性能的影响规律;并以钢筋等效应力和钢筋用量综合较小为优化目标,提出了较为合理的双块式轨枕钢筋桁架结构参数.     

双块式轨枕吊装堆放受力分析

研究目的:双块式无砟轨道的轨枕为工厂预制的钢筋混凝土结构,因此轨枕吊装、堆放是双块式无砟轨道施工中不可避免的环节。当轨枕多层堆放时,下层轨枕的桁架钢筋要承受其本身和上层所有轨枕的自重。因此,应对双块式轨枕运输、吊装、施工中可能出现的临时荷载进行强度检算。研究结论:双块式轨枕的强度检算主要是对堆放状态下轨枕桁架腹筋受力进行分析,使轨枕的桁架钢筋保持正常工作状态。本文对双块式轨枕堆放层数,给出了限制条件以及施工维护指导意见。     

时速160 km城市轨道交通双块式轨枕设计

为研究城市轨道交通有挡肩双块轨道结构的稳定性,依托国内首条时速160 km城市轨道交通线路-北京轨道交通新机场线,对有挡肩双块式轨枕进行尺寸设计及配筋设计:(1)结合线路特点,对有挡肩双块式轨枕承轨台抗压能力及挡肩抗剪能力进行检算;(2)为计算桁架钢筋受力情况,通过有限元模型计算起吊、堆载、施工上人3种工况下双块式轨枕的受力情况。计算结果表明,起吊及施工上人荷载对双块式轨枕的受力性能影响不大;堆载对其受力性能有较大的影响,双块式轨枕的堆放层数不应大于6层。     

干旱风沙地区高速铁路双块式轨枕设计研究

双块式轨枕作为双块式无砟轨道的重要组成部分,承受列车荷载并将荷载传递给道床板。武广、郑西高速铁路中分别采用了CRTSⅠ型、CRTSⅡ型双块式无砟轨道结构。对于兰州至乌鲁木齐第二双线,全线多处于严寒、温差大、风沙大、日照强、干旱缺水等恶劣自然气候条件下,国内外尚无类似条件下铺设双块式无砟轨道的工程实践。结合沿线气候特点易造成双块式轨枕沙埋、磨蚀等病害,提出加高承轨台、改进桁架筋布置、增加挡肩内配筋、枕内钢筋绝缘等措施,解决了气候对双块式轨枕带来的不利影响,并在全线得到推广应用。     

路基上双块式无砟轨道道床板空间力学特性研究

研究不同荷载作用下,高速铁路路基上双块式无砟轨道道床板空间力学特性。钢轨及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,钢轨与道床板、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,建立了可考虑混凝土开裂的路基上双块式无砟轨道三维有限元力学模型,分析了自重荷载、列车垂向荷载、不沉匀沉降荷载、温度梯度荷载作用下道床板的空间力学特性。结果表明:温度梯度荷载对混凝土纵、横向拉应力的影响最为显著;在列车荷载、不均匀沉降及温度梯度荷载作用下,钢筋纵向拉应力均超过了20 MPa;不同荷载作用下,支承层厚度、支承层弹性模量、道床板厚度等参数变化对混凝土和钢筋力学特性的影响不同;混凝土和钢筋纵向拉应力随着道床板裂缝间距的增加而增大。     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕松动修复试验研究

在运营的无砟轨道线路上调查发现,CRTSⅠ型双块式无砟轨道在预制轨枕与现浇道床板接触面间出现裂缝和道床板面混凝土掉块.本文分析了 CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕松动的原因,通过现场测试对比分析了松动轨枕在修复前后钢轨、轨枕、道床板的垂向位移及加速度的变化情况.研究结果表明,松动轨枕修复后,钢轨、轨枕的垂向位移及加速度均明显减小,轨枕纵横向翻转幅度也明显减小,修复前后道床板的加速度变化较小.及时修复轨枕块松动应作为该类型无砟轨道日常养护维修工作的主要内容之一.     

高速铁路大跨度钢桥上树脂枕轨道方案研究

研究目的:为了研究树脂轨枕应用于高速铁路大跨度钢桥上的可行性,采用有限元方法建立树脂枕轨道结构模型,根据钢轨位移、应力、弯矩、扣件安装空间以及轨枕与桥梁间的连接空间等方面的要求,对树脂轨枕的高度、宽度、长度、支承间距、缓冲垫层刚度等进行分析研究,提出适合高速铁路大跨度钢桥上树脂轨枕的合理参数取值。研究结论:(1)轨枕宽度主要取决于其经济性和扣件安装空间,取200~300 mm即可满足轨道使用的力学要求;(2)轨枕高度对轨枕弯曲应力有较大影响,为保证部件可靠性,建议轨枕高度取210 mm及以上;(3)枕下横向支点间距对轨道刚度、轨枕弯矩、动态轨距变化量影响很大,树脂轨枕的支点应尽量贴近钢轨中心线,避免轨枕支点力作用在两支点间的悬空部分;(4)枕下缓冲垫层刚度对轨道垂向位移影响较大,为了防止轨枕的垂向位移过大,垫层刚度应保证在750 kN/mm及以上;(5)该研究结果可应用于高速铁路大跨度桥上轻型轨道结构设计中,为类似工程提供参考。     

基于WJ-12型扣件的双块式无砟轨道结构优化设计

既有双块式无砟轨道结构在以货为主的客货共线铁路上存在扣件、轨枕安全储备不足、道床开裂严重等问题，尚未推广应用。针对上述问题，对采用WJ-12型扣件、配套无挡肩双块式轨枕的无砟轨道进行结构优化，并将隧道地段基础不均匀沉降作为偶然荷载纳入作用效应组合，基于数值模拟和极限状态法对道床板配筋进行重新设计。结果表明：为便于养护维修、增强轨道绝缘性能，满足钢筋保护层厚度，隧道地段轨道结构高度建议调整为545 mm;为减少施工流程，提高无砟轨道施工及运营质量，建议双块式轨枕取消穿筋孔设置；与高速铁路双块式无砟轨道通用参考图对比，建议客货共线双块式无砟轨道距隧道洞口小于200 m范围加强横向配筋，大于200 m范围加强纵向配筋。     

钢管混凝土双块式轨枕无砟轨道结构疲劳性能试验研究

新型钢管混凝土(CFT)双块式轨枕克服了桁架钢筋双块式轨枕存在的生产制造复杂、存放易锈蚀、运营阶段易开裂等问题,可广泛应用于高速铁路和城市轨道交通无砟轨道结构。为检验CFT双块式轨枕无砟轨道结构的疲劳性能,采用11根预制CFT双块式轨枕现浇制作足尺无砟轨道结构节段模型,开展橡胶隔振垫式减振轨道和现浇整体式轨道节段的疲劳试验,揭示其疲劳损伤特性,分析典型疲劳加载循环次数后静载作用下轨道结构应变和变形分布及其演化规律。研究结果表明：1.5倍静轴重的疲劳荷载累计作用500万次后,减振节段及整浇节段CFT双块式轨枕无砟轨道结构混凝土均未出现肉眼可见的裂缝,轨枕与现浇道床整体工作性能良好,疲劳性能满足规范要求;停机开展静载试验过程中轨道结构各测点混凝土横向应变值随荷载增大而近似线性增大,最大拉压应变值均远小于混凝土的极限应变值,工作状态良好;轨道整浇节段道床板中处于整体受拉的状态,可见设置层间连接钢筋实现了道床与底座的共同工作;疲劳试验过程中轨道结构测点竖向位移值总体随着静载的增大而逐渐增大,位移量级较小,满足规范要求,减振轨道节段竖向位移值及其变化率大于整浇轨道节段。研究结果可供类似研究及钢管...     

钢管混凝土轨枕结构设计方案

SK-2型双块式无砟轨道由双块式轨枕通过现浇钢筋混凝土组成,在无砟轨道结构类型中经济性好、维修工作量少,但我国并不拥有核心知识产权,导致其无法在我国企业承包的海外项目中应用。同时,SK-2型双块式轨枕存在长期存放容易生锈、运营过程容易产生裂纹等缺陷。在总结双块式无砟轨道结构应用经验基础上,提出一种应用于现浇道床板式无砟轨道的新型轨枕设计方案——钢管混凝土轨枕,并进行试验验证。试验表明:采用外径42mm钢管混凝土构件在0.75kN的垂向荷载作用下,轨枕处于2mm弹性变形范围内;钢管混凝土构件与轨枕块连接力为60～80kN,具有良好的连接性能。轨枕连接骨架用钢量少,不需要专用大型设备,施工方便,与道床板连接紧密可靠,适用于高速铁路、客货共线、重载铁路及城市轨道交通,为完善我国现行无砟轨道体系,满足"一带一路"建设需求,具有重要意义。     

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...     

双块式轨枕道床横向阻力试验与力学分析

研究目的:道床横向阻力是保持轨道几何形位及无缝线路横向稳定性的重要参数。随着有砟轨道运营技术条件复杂化,对轨枕设计和选型提出更多挑战,发展更加安全、可靠、经济、可用轨枕技术方案成为研究热点。针对国内有砟道床上铺设双块式轨枕及其横向阻力研究较少的情况,本文通过进行一系列工况下双块式轨枕和Ⅲc型轨枕横向阻力试验,研究双块式轨枕横向阻力基本特性与影响规律。研究结论:(1)在相同道床断面条件下,双块式轨枕横向阻力高于Ⅲc型轨枕,前者较后者提高幅度13.6%~25.5%;(2)砟肩宽度增加,双块式和Ⅲc型轨枕的道床横向阻力均提高,但增长效果无明显差异;(3)砟肩堆高能显著提高双块式和Ⅲc型轨枕的道床横向阻力,如当砟肩堆高从0 mm增加到150 mm时,道床横向阻力分别增加4.2 kN(51.9%)、2.7 kN(38.0%),即砟肩堆高对双块式轨枕更有效;(4)本研究结论可为双块式轨枕在我国轨道工程上的应用奠定理论和试验基础。     

装配式可调间距的X形抗滑动轨枕研究

为增强轨枕的工作性能和减少钢筋混凝土用量，对传统条形轨枕进行结构优化，提出预制装配式X形可调间距轨枕，并对X形轨枕的结构特点、制作流程、轨道维护和钢筋混凝土用量进行分析。同时，建立三维有砟轨道有限元数值模型，对比循环荷载作用下传统轨枕与X形轨枕的竖向、侧向位移和轨枕应力分布。预制装配式X形轨枕由上、下轨枕两部分拼装组成，轨枕间距设计成600,700,800 mm三档，可在自研的X形轨枕制作模具中直接浇筑成形；相同轨枕间距下，铺设X形轨枕每千米混凝土用量相较于Ⅲa型轨枕减少16.7%,钢筋用量减少2.6%;当X形轨枕间距从600 mm增至700,800 mm时，每千米所需铺设的轨枕根数分别减少14.8%和25.5%。模拟结果表明，相较于传统轨枕，采用X形轨枕的轨道竖向沉降减少了5.8%,侧向位移减少了8.4%。新型X形轨枕具有降低道床沉降和促进碳减排的潜能。     

地铁用连块式轨枕结构检算及试制试验研究

地铁用连块式轨枕同时具有混凝土短枕和预应力混凝土长枕的优点。钢筋桁架是连块式轨枕在施工过程中的薄弱环节,在施工中可能会存在钢筋桁架变形失效的问题。为确保地铁用连块式轨枕的耗损率在施工中处于较低水平,采用有限元方法对连块式轨枕在施工中可能出现的最不利受力情况进行结构检算,并通过试制试验对仿真分析结果进行了测试验证。结果表明,连块式轨枕在最不利起吊方式及轨排组装后工人踩踏在钢筋桁架上时的变形很小、应力水平较低,桁架钢筋的变形及应力均处于材料的线弹性范围内;连块式轨枕的设计可以满足施工需求,在施工过程中其耗损率能保持在较低水平,可以在地铁中推广使用。     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕连接面损伤行为分析及识别研究

双块式无砟轨道轨枕块与道床板连接面易发生脱粘损伤。为实现CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕块和道床板连接面的脱粘损伤程度识别,利用内聚力模型建立含轨枕连接面损伤的有限元模型,施加列车动荷载激励,并基于小波包分解对不同损伤程度下的轨枕块与道床板的振动响应进行研究。结果表明:(1)轨枕连接面脱粘将显著提升轨枕块和道床板的振动响应,底面脱粘导致的振动响应更为显著;(2)通过小波包分解提取频带能量作为损伤特征指标,其频带能量增幅达到6%以上,可以识别损伤的程度;(3)随着轨枕连接面脱粘损坏程度的加深,轨枕块振动响应提升更为显著,应严格控制轨枕连接面脱粘程度。     

钢管混凝土轨枕方案设计与受力性能对比分析

提出钢管混凝土轨枕的2种设计方案,方案1为2根外径42 mm长2 m的钢管混凝土构件连接混凝土轨枕块,方案2为2根外径33 mm长2 m的钢管混凝土构件连接混凝土轨枕块。建立钢管混凝土轨枕受力分析模型,通过理论公式计算和有限元仿真分析,分别对2种设计方案的轨枕在堆放、起吊、施工架设过程中关键部位的压力与变形进行研究。计算结果表明:2种方案的轨枕在堆放、起吊、施工架设过程中受力性能均满足要求,但方案2受力与变形明显大于方案1,因此推荐采用方案1。     

合成轨枕式无砟轨道结构垂向动力特性分析

通过合成轨枕式无砟轨道结构的半车—轨道垂向耦合动力学模型,研究了焊接不平顺激励下,扣件刚度、枕下支承刚度等对结构垂向动力特性的影响。分析表明:扣件刚度、阻尼及树脂砂浆弹性模量对行车安全性及平稳性影响不大。扣件刚度增加,对轨道系统的动力特性有一定影响,其中钢轨位移减少最为显著;扣件阻尼增加后,钢轨垂向振动加速度明显减小;树脂砂浆弹性模量增加,轨枕垂向振动加速度减小显著,钢轨垂向振动加速度增加。     

双块式轨枕冲击式脱模控制技术

介绍双块式轨枕冲击式脱模原理、工艺、工序和影响因素。冲击式脱模只有脱模力大于脱模阻力的前提下轨枕才能由模具中脱出,即f脱>f摩+f附+f变(轨枕与模具腔摩擦力、混凝土的附着力、定位钉与预埋套管变形力)。由于多功能小车的运行速度、模具举升翻转下落的速度及气囊工作次数得到有效的控制,使整个脱模过程控制在4 min以内。     

合武铁路无砟轨道双块式轨枕设计

研究目的:Pandrol扣件为无挡肩弹性分开式扣件,在我国无砟轨道结构中尚属首次使用.在合武铁路之前,我国从未设计和生产过与Pandrol扣件相匹配的双块式轨枕.本文通过介绍与Pandrol扣件相匹配的双块式轨枕的设计,为铁路无砟轨道的设计提供借鉴.研究结论:Pandrol扣件在与钢轨和轨枕的匹配、锚固方式、绝缘系统乃至扣件及垫板的固定系统等方面都与其它扣件有很大的不同,因此双块式轨枕的设计必须综合考虑模具制造、脱模工艺、尺寸精度、成品存放、装卸与运输、与道床板的连接及无砟轨道结构的耐久性等各种因素的要求.     

弹性长枕无砟轨道垂向动力学计算分析

建立弹性长枕无砟轨道的梁—梁—板模型,计算垂向位移、加速度与行车速度的关系,扣件瞬时上拔力与行车速度的关系,垂向位移、加速度与扣件、枕套和路基刚度的关系,垂向位移、加速度与长枕、道床板质量的关系等;分析无砟轨道弹性长枕在不同扣件、枕套、地基刚度和不同弹性长枕、道床板质量下的动力响应;找出扣件、枕套、地基刚度及弹性长枕、道床板质量与垂向速度、加速度、轨枕侧滚等的关系。在弹性长枕、道床板质量和扣件、枕套、地基刚度不变情况下,计算列车不同速度下各垂向动力响应,找出列车速度与垂向位移、加速度的关系。