基于高速铁路路基冻胀的无砟轨道受力特征

研究目的:季冻区高速铁路路基冻胀变形较为普遍,局部冻胀变形会给无砟轨道受力带来较大影响,甚至有可能带来结构层开裂。为此,本文建立高速铁路无砟轨道-路基冻胀耦合计算模型,以路基冻胀变形曲线作为冻胀变形的输入条件,分析路基冻胀变形波长和幅值对不同类型无砟轨道结构受力的影响,同时对CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板凹槽限位优化为凸台限位方案以及下部设置沥青混凝土封闭层的影响进行分析。研究结论:(1)路基冻胀变形幅值越大,冻胀波长越小,无砟轨道结构层应力均越大;(2)双块式无砟轨道在路基冻胀下道床板和支承层应力较大,易产生开裂,不宜应用于季冻区;(3)底座板限位凹槽是CRTSⅢ型板式无砟轨道在基础冻胀变形下的受力薄弱环节,将其优化为凸台后,能够较大程度降低结构在基础变形下受力;(4)在CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板下设置沥青混凝土层时,轨道板及底座板应力均有降低趋势,沥青混凝土层弹模越低,应力降低幅度越大;(5)本研究结论可为基础冻胀变形控制标准的制定和季冻区高速铁路无砟轨道的选型提供参考。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端限位凸台伤损机理研究

CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端半圆形限位凸台是无砟轨道结构受力的薄弱环节,其承载力是结构设计的关键。本文引入扩展有限元计算方法,对梁端限位凸台伤损破坏过程进行仿真分析,获取了裂纹产生及扩展过程,并通过荷载-裂纹开口量曲线获取限位凸台开裂荷载和极限承载力。分析结果表明:限位凸台在54.5 k N荷载下开始产生裂纹,在荷载达到85.6 k N时失去承载能力,此时最大裂纹开口量为0.44 mm。扩展有限元分析方法可为今后无砟轨道限位结构精细化设计及检算提供一种新思路。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降抬板维修技术研究

由于地质条件、建设施工等原因,部分高速铁路路基出现不同程度的沉降,影响行车的平顺性。介绍高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降抬板维修方案的若干技术问题,提出抬板高度及抬板填充材料刚度的合理取值。CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降可通过扣件调整和抬升轨道板增加充填层厚度等方式进行整治维修。为保证抬升轨道板后凸型挡台受力,建议圆形凸台地段抬板高度最大不超过45 mm,半圆形凸台地段不应进行抬板。轨道板抬升采用的填充材料刚度宜与原CA砂浆层保持一致。     

客运专线减振型CRTSⅠ型板式无砟轨道凸形挡台设计计算研究

针对减振型CRTSⅠ型板式无砟轨道的凸形挡台进行受力分析和计算,考虑了列车荷载的纵向力、横向力即温度力等对凸形挡台的受力影响,并分别推导出了这些荷载影响因素对凸形挡台受力的计算公式。最后对减振型板式轨道的凸形挡台进行受力计算和结构设计,给出了凸形挡台的结构配筋方式。     

高铁单元板式无砟轨道大跨梁端适应性对比

研究目的:为研究不同类型单元式无砟轨道无缝线路在大跨桥上的适应性,本文建立无缝线路-无砟轨道-桥梁空间耦合分析模型,对温度荷载作用下CRTSⅠ型和CRTSⅢ型板式无砟轨道各层纵向受力与变形、层间错动位移以及限位结构受力进行对比分析,并对运营过程中可能出现的扣件纵向阻力增加对两种无砟轨道在大跨桥上的适应性进行比较。研究结论:(1)两种无砟轨道无缝线路在连续梁端处受力与变形最大,但二者之间的差异较小;(2)扣件纵向阻力的增加将带来连续梁端位置处无缝线路受力增加,变形量减小;(3)CRTSⅢ型板式无砟轨道层间限位刚度大于CRTSⅠ型板式无砟轨道,因此扣件纵向阻力增加导致的CRTSⅠ型板式无砟轨道层间错动位移增加更加明显;(4)梁端限位结构在升降温过程中纵向受剪明显,其中CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端半圆形凸台因单侧承力,纵向剪切效应更加显著,且随桥上扣件纵向阻力的增加而急速增加;(5)总体看来,两种无砟轨道的选用对大跨桥上无缝线路设计的影响基本无差异,但在轨道纵向几何形位保持以及大跨梁端限位结构受力方面,CRTSⅢ型板式无砟轨道表现出了较好的适应性;(6)本研究成果可为今后大跨度桥上板式无砟轨道的选型提供理论指导。     

地铁预制板式无砟轨道空间力学特性研究

针对地铁预制板式无砟轨道力学特性理论研究存在的不足,建立地铁预制板式无砟轨道三维非线性有限元空间力学模型,研究单一及组合荷载下普通和减振地段地铁预制板式无砟轨道空间力学特性。研究结果表明:列车和无砟轨道下部基础不均匀沉降荷载对地铁预制板式无砟轨道力学特性有较大影响,而温度荷载只对挡块受力有一定的影响;列车荷载、无砟轨道下部基础不均匀沉降荷载及组合荷载下减振地段和普通地段地铁预制板式无砟轨道力学特性差别很大;单一荷载计算结果叠加和组合荷载计算结果有较大差别,宜对组合荷载下地铁预制板式无砟轨道力学特性进行分析研究;地铁预制板式无砟轨道有限元分析模型宜考虑层间接触状态非线性,并考虑挡块与轨道板相互作用。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道抬升修复技术研究

针对路基上CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道沉降量超过26 mm而无法通过扣件系统来调整轨面高程这一养护维修技术难题,依托上海高铁维修段CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道综合维修试验段,开展了CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道抬升修复技术的研究.通过对实践不断总结,提出了轨道板抬升技术方法,并从施工流程、修复材料特性、安全性和可靠性等方面对比分析了“板下袋装灌注快硬砂浆法”和“板下树脂填充法”两种修复工艺和方法,可供CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道地段路基不均匀沉降的整治提供参考和指导.     

市域铁路装配式轨道结构设计及力学特性研究

为适应市域铁路的大规模发展,克服传统现浇枕式无砟轨道结构的缺点,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,并以桥梁地段为例,建立桥上无砟轨道三维精细化静力、动力分析模型,研究轨道系统的力学特性。研究表明：（1）桥上轨道结构在列车荷载作用下,最大拉应力为0.633 MPa,最大位移为0.903 mm,整体受力变形水平较低;（2）在温度荷载作用下,最大拉应力为2.105 MPa,最大垂向位移为1.039 mm,最大纵向位移为1.060 mm;(3)限位凸台倒角位置在正负温度梯度荷载下会出现一定程度应力集中现象,但整体受力水平较低,均未超过混凝土强度设计值;（4）车辆-轨道系统在160 km/h行车速度下,各项动力响应指标均在限值范围内,行车安全性和舒适性满足要求;（5）新型装配式无砟轨道稳定可靠、传力清晰、可维修性强,可为市域铁路装配式轨道结构设计、优化提供参考。     

平板和框架板无砟轨道结构力学分析

研究目的:平板和框架板无砟轨道是板式无砟轨道的2种基本型式,研究它们在荷载作用下力学响应的差异,为设计、施工提供参考。研究方法:采用有限元理论,建立了平板和框架板无砟轨道的梁-板模型,应用大型有限元工具软件ansys对模型进行求解。研究结果:选用相同的参数进行计算,得出了平板和框架板无砟轨道结构各部分受力的差别,以及荷载作用位置对板式无砟轨道结构受力的影响规律。研究结论:(1)在相同的荷载作用下,框架板无砟轨道除底座纵向正弯矩较平板无砟轨道较小外,轨道板纵横向弯矩、底座纵向负弯矩、底座横向弯矩、CA砂浆调整层反力均较大。(2)仅从轨道结构受力来看,框架板跟平板差异不显著,但由于框架板具有良好的经济性,改善施工性能等优点,在国内具有很大的发展前景。(3)荷载作用位置对无砟轨道结构各部分受力影响很显著,荷载作用于板中和板端为2种最不利作用情况,在无砟轨道结构设计中,应该综合这2种荷载作用方式下的较大值进行设计。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道抬板维修力学行为分析北大核心

路基下沉地段采用抬板注浆工艺抢修后,CRTSⅠ型板式无砟轨道的凸台受力将发生变化,因此建立有限元模型对凸台加高后CRTSⅠ型板式无砟轨道的主要部件受力情况进行了对比分析。结果表明：轨道板抬高高度在10 cm以下时,可不对凸台和树脂进行加高处理;轨道板抬高10~15 cm时,需加高凸台和树脂5~10 cm;凸台及树脂加高高度不能超过10 cm。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道抬板维修力学行为分析

路基下沉地段采用抬板注浆工艺抢修后,CRTSⅠ型板式无砟轨道的凸台受力将发生变化,因此建立有限元模型对凸台加高后CRTSⅠ型板式无砟轨道的主要部件受力情况进行了对比分析。结果表明:轨道板抬高高度在10 cm以下时,可不对凸台和树脂进行加高处理;轨道板抬高10~15 cm时,需加高凸台和树脂5~10 cm;凸台及树脂加高高度不能超过10 cm。     

减振型板式无砟轨道轨道板受力分析研究

介绍减振板式无砟轨道的结构组成和计算参数,建立了梁体有限元计算模型,计算分析了列车荷载作用下减振板式无砟轨道的受力,考虑轨道板受温度梯度荷载、桥梁挠曲变形,在制造、运输和施工时对减振轨道板的受力影响,对轨道板在这些因素下的受力进行了分析,为结构设计提供计算依据.     

400 km/h高速铁路路基地段CRTSⅢ型板式无砟轨道静力分析

基于既有的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构设计体系,针对400 km/h高速铁路的运营条件,本文建立路基地段CRTSⅢ型板式无砟轨道的梁体和梁板模型,在列车荷载、温度荷载及基础变形作用下,从静力学角度对CRTSⅢ型板式无砟轨道进行适应性分析。结果表明：（1）在列车荷载作用下,CRTSⅢ型板式无砟轨道可适应400 km/h高速铁路列车动载系数的变化;（2）在列车荷载、温度荷载及基础变形的综合作用下,负温度梯度更不利于轨道部件的垂向变形,较大的基础沉降会引起自密实混凝土层与底座板出现脱空现象,在列车荷载冲击作用下将使自密实混凝土层不断的拍打底座板,应严格控制不均匀沉降的幅值不超限,建议对沉降曲线的曲率变化提出控制标准。     

广珠城际轨道交通框架板式无砟轨道结构分析

研究目的：框架板式无砟轨道是一种新型轨道结构，广珠城际轨道交通采用框架板式无砟轨道，但目前国内尚未建立系统的设计方法。通过本文研究，建立框架板式无砟轨道计算模型和结构计算方法，掌握框架板式无砟轨道受力和变形的基本规律，为框架板式无砟轨道设计提供理论依据。 研究结论：框架板式无砟轨道具有良好的技术经济性，采用框架型板式轨道对于降低轨道板翘曲的影响是有利的。本文建立的无砟轨道计算模型和结构分析方法能够考虑列车荷载、温度荷载、路基不均匀沉降和桥梁挠曲等因素，可以系统地进行框架板式无砟轨道结构分析，进而掌握框架板式无砟轨道受力和变形的基本规律。通过设计参数（CA砂浆弹性模量、扣件刚度、基础不均匀沉降）对框架板式无砟轨道受力和变形的影响分析，可见轨道板和底座的受力和变形随着CA砂浆弹性模量的增加而减少，随着扣件刚度的增大而增大，随着不均匀沉降量的增大而增大。     

CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究

基于列车—轨道耦合动力学理论,考虑无砟轨道各部件间及无砟轨道与路基间接触状态非线性,建立列车—板式无砟轨道—路基三维非线性有限元耦合动力学模型,进行自重荷载、轨道中长波随机不平顺、轨道短波随机不平顺、路基不均匀沉降荷载、无砟轨道板温度梯度荷载共同作用下,高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基不均匀沉降限值研究。结果表明:无砟轨道板温度梯度荷载对无砟轨道各部件受力均有较明显的影响,因此在进行无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究时有必要同时考虑无砟轨道板温度梯度荷载的影响;路基上CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路的路基不均匀沉降限值由底座板疲劳破坏控制,路基不均匀沉降幅值达到7mm时无砟轨道底座板的最大拉力达到疲劳破坏限值1.674MPa,因此建议高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基的不均匀沉降限值为7mm/20m。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道凸形挡台树脂离缝成因分析

针对目前在桥梁地段CRTSⅠ型板式无砟轨道凸台周围树脂离缝,建立CRTSⅠ型板式轨道力学模型,采用可压缩超弹单元模拟树脂层,分析不同扣件阻力、轨道板与CA砂浆间的摩擦阻力条件下的填充树脂层受力。结果表明:在纵向荷载作用下,一旦树脂层发生塑性变形,随着荷载消失和温度下降,树脂层将无法完全回弹,因而产生离缝,并在梁端转角和列车振动荷载作用下进一步发展;在扣件纵向阻力较大时,树脂层会从轨道板下表面与树脂层相接触的位置剪切破坏;轨道板与CA砂浆层之间的摩擦阻力对树脂层的压缩位移和剪切应力的影响不大。     

列车竖向荷载下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构受力特性试验研究

采用1∶1足尺模型对列车竖向静荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构受力特性进行试验,并对CRTSⅡ型板式无砟轨道梁板和梁体理论分析模型进行验证。按实际工艺在实验室内建造一段CRTSⅡ型板式无砟轨道,通过试验机和分配梁模拟同一转向架2个轮对的竖向荷载,利用应变片、应变计、压力盒和位移计等测试元件,对钢轨、轨道板、水泥乳化沥青砂浆和底座的受力与变形进行测试。根据无砟轨道梁板和梁体理论,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道结构有限元分析模型,对轨道结构在相同荷载工况下的受力与变形进行理论分析。将试验结果与计算结果进行对比,验证CRTSⅡ型板式无砟轨道梁板和梁体理论模型的正确性和适应性。     

路基不均匀沉降对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的影响分析

CRTSⅡ型板式无砟轨道采用纵连结构,轨道板刚度较大,一旦路基发生不均匀沉降,将影响无砟轨道结构的受力.本文基于有限元分析理论,建立了三维有限元计算模型,分析了路基不均匀沉降和列车荷载共同作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的力学特性.研究结果表明:(1)随着不均匀沉降的出现和发展,轨道结构的应力峰值迅速增长,当沉降量大...     

雅万高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构深化研究

印度尼西亚雅加达至万隆高速铁路采用了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构,而CRTS Ⅲ型板式无砟轨道由我国自主研发,已广泛应用于我国高速铁路。结合我国高速铁路相关研究成果,通过分析雅万高铁沿线气候环境特点和无砟轨道结构设计荷载差异,深入研究雅万高铁CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构优化方案。研究结果表明:雅万高铁可采用普通钢筋混凝土轨道板;轨道板最大温度梯度宜取0.65℃/cm,底座整体温差宜取15℃;优化后轨道板和自密实混凝土层配筋率可降低约10%;路基地段底座分段长度宜取4～6块轨道板。     

框架板式无砟轨道梁端凸形挡台受力影响规律研究

为探明框架板式无砟轨道梁端凸形挡台受力的影响规律,结合现场对某线上框架板式无砟轨道监测结果,建立框架板式无砟轨道三维精细化静力分析模型,研究不同影响因素对梁端凸形挡台受力性能的影响规律.研究表明:梁端凸形挡台与底座板相连位置所受垂向拉应力较大,容易出现混凝土拉裂;凸形挡台受力随着梁端相对位移的增加整体呈非线性增加,当梁...