高速铁路路基不均匀沉降对CRTS Ⅲ板式轨道受力变形的影响

应用有限元方法建立土质路基上CRTS III型板式无砟轨道系统空间耦合模型,研究路基不均匀沉降作用下板式轨道的受力和变形特性,以及路基发生不均匀沉降时底座板和路基表层之间接触应力和脱空区域的变化规律。结果表明:路基发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在重力作用下会发生跟随性变形;轨道板、自密实混凝土和底座板在路基沉降作用下的应力受路基沉降波长和幅值的综合影响,路基沉降幅值越大,轨道各层受力越大,波长为20~30 m的路基沉降对轨道应力的影响较大;底座板和路基表层间的接触应力和脱空区域随着路基沉降幅值的增大而增大,随着路基沉降波长的增大出现先增大后减小的变化趋势。由此可见,路基不均匀沉降会对轨道结构的受力和变形产生明显影响,严重时会造成轨道脱空,对行车安全舒适性产生较大影响,应加以严格控制。     

基于动力分析的CRTSⅢ板式无砟轨道路基冻胀控制标准研究

哈大高速铁路的冬季运营经验表明,严寒地区高速铁路路基冻胀问题比较普遍。路基冻胀引起的轨道静、动态不平顺影响高速列车运行平稳性,有必要制定高速铁路路基冻胀控制标准。本文应用有限元方法建立车辆-轨道-路基冻胀分析模型,分析路基冻胀作用下CRTSⅢ型板式无砟轨道变形规律及车辆-轨道结构的动力响应特征。计算结果表明:冻胀主要影响列车垂向动力学性能;随着冻胀量的增加,车辆运营平稳性明显下降,其中波长较短冻胀的影响更剧烈;当冻胀达到10m波长、15mm冻胀量时,底座板动态拉应力超出其抗拉强度。基于动力学分析结果绘制冻胀控制标准临界曲线,对路基不均匀冻胀进行划分。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构缝对路基应力分布特征影响

无砟轨道结构缝位置的路基面动应力存在集中效应,是产生底座/支承层-路基离缝,进而引发路基翻浆的重要因素。针对CRTSⅢ型板式无砟轨道结构特点及层间接触条件,建立设有混凝土结构缝的轨道-路基空间有限元模型,分析转向架双轴荷载作用于无砟轨道结构连续、轨道板缝、底座缝三种位置下路基面列车荷载分布特征,结合现场实测数据,提出考虑结构缝影响的路基面简化荷载模式。研究表明：路基面列车荷载纵向分布范围与混凝土层间接触条件相关,随摩擦系数增加呈非线性增大趋势,实测摩擦系数对应的纵向计算长度与测试值吻合;结构缝对路基面列车荷载沿纵向分布形态有显著影响,转向架双轴荷载作用于底座结构缝正上方为最不利位置,路基面应力分布模式由连续结构位置的梯形转化为应力较为集中的三角形;底座缝断面的基床应力大于结构连续位置,应力增幅由路基面的33%随深度逐渐衰减至基床底面的8%。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道路基地段注浆抬升技术

高速铁路无砟轨道施工结束后,路基地段会出现不同程度沉降现象,当无砟轨道高程过低时,超出扣件调整范围的部分可采用注浆抬升技术。从方案选择及施工控制要点方面对无砟轨道高聚物注浆抬升技术进行分析,采用聚氨酯预聚体与固化剂按1:1比例进行注浆,使抬升量达到预定高度,有效解决无砟轨道施工中高程过低问题,为确保无砟轨道安装精度及质量奠定基础。     

CRTSⅢ型减振板式轨道垫层刚度限值研究

为研究CRTSⅢ型减振板式轨道减振垫层刚度对自密实混凝土耐久性的影响,应用弹性地基梁-实体有限元模型,以减振垫刚度限值为研究对象,考虑列车荷载与正温度梯度共同作用,计算不同垫层刚度下自密实混凝土的拉应力、裂纹分布及宽度、耐久性损伤度。结果表明,随减振垫层刚度减小,自密实混凝土层拉应力、裂纹数量、裂纹宽度及耐久性相对损伤度均逐渐增大;依据自密实混凝土层耐久性要求,得到减振垫层的面刚度下限值为20 MPa/m。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构技术研究

CRTSⅢ型先张板式无砟轨道是具有中国自主知识产权的新型轨道结构,具有稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强等优点,在京沈客专首次推广应用。文章总结论述桥梁段CRTSⅢ型先张板式无砟轨道成套施工技术,重点介绍底座板浇筑、轨道板精调、自密实混凝土灌筑等关键工序控制要点,为类似工程提供施工参考。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道泵送工艺研究

泵送施工是通过调整自密实混凝土出机扩展度,使自密实混凝土性能满足现场工程需要。本文通过现场大量实验,研究了泵送对自密实混凝土各项性能指标的影响。经现场试验证明:CRTSIII型板式无砟轨道泵送施工工艺方法可行;通过与自密实混凝土采用吊车或龙门吊运输上桥和灌筑支架滑槽灌筑的施工工艺对比,发现泵送施工工艺有其独特的优越性。研究成果可供同类工程施工技术人员参考。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道BIM模型研究

无砟轨道BIM模型是BIM在铁路轨道工程各阶段应用的基础和关键,但目前基于建筑模型的思路和方法不能满足无砟轨道建模需求.以CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,对其结构及参数进行分析,研究族的创建和参数的获取方法以及快速建模系统的实现技术.提出轨道结构单元概念,作为族的基础和无砟轨道建模的单元,分析其参数并归纳为基本参数...     

CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术

高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道是具有我国自主知识产权的新型轨道结构形式。论述CRTS Ⅲ型板式无砟轨道施工布板、底座施工、轨道板铺设与自密实混凝土灌注主要施工技术。阐述无砟道床施工工艺流程,从底座浇筑、轨道板铺设及精调、自密实混凝土灌注等方面分析施工关键工序,提出施工中应保证底座钢筋保护层厚度、控制轨道板精调精度、控制自密实混凝土的实料拌制性能稳定和加强混凝土养护措施等注意事项,可为CRTS Ⅲ型板式无砟轨道施工技术优化和完善提供借鉴。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道系统技术

高平顺的轨道结构是保证高速列车安全、平稳运行的基础,无砟轨道因具有高平顺、高稳定、少维修等优点,在国外高速铁路建设中得到广泛应用。为适应我国高速铁路初期建设需求,在引进国外技术基础上,我国形成了CRTS Ⅰ、Ⅱ型板式和双块式无砟轨道并推广应用,但存在现浇道床开裂、沥青砂浆充填层与钢筋混凝土主体结构寿命不匹配、连续结构温度变形等问题,并在我国铁路走出去过程中受到相关知识产权的制约。介绍CRTS Ⅲ型板式无砟轨道研发背景及主要研发历程,阐明其结构特征和技术特点,并从设计理论、轨道结构及接口设计、主要工程材料、轨道板制造、轨道结构施工、养护维修及配套技术标准体系等方面详细说明。CRTS Ⅲ型板式无砟轨道系统的研发,突破了国外专利制约,补齐了高速铁路在基础设施领域技术输出的短板,为一带一路倡议和高速铁路走出去战略实施提供有力的技术支撑。     

蒸汽养护对CRTSⅢ型轨道板翘曲变形影响

论述轨道板蒸汽养护工艺,从静置阶段、升温阶段、恒温阶段和降温阶段分析轨道板蒸汽养护机理。针对CRTSⅢ型轨道板预制过程中产生的翘曲变形问题,设计一系列工艺试验,验证静置时间、升温速率、恒温温度和降温速率对轨道板翘曲变形的影响,并对该工艺试验进行分析。试验结论为:静置时间越长、升温速率越低、恒温温度越低、降温速率越低,轨道板翘曲变形越小。该研究为蒸汽养护环境下CRTSⅢ型轨道板的翘曲变形研究提供借鉴。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道铺设技术

结合盘营客运专线CRTSⅢ型板式无砟轨道施工实例,详细介绍了其施工关键技术,尤其是自密实混凝土灌筑工装的改进,解决了灌筑速度慢的难题;同时节约了自密实混凝土,控制了施工质量。近2年的观察证明:自密实混凝土及轨道板外型美观,尺寸精确,自密实混凝土表面密实,内在质量好,使用情况良好。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道智能化铺设关键技术研究

CRTSⅢ型板式无砟轨道采用目前施工技术,存在底座线形控制不理想、轨道板翘曲、自密实混凝土层离缝、钢轨精调次数多、施工完成后扣件更换率居高不下等问题,结合我国智慧铁路发展需要,对底座自动寻迹施工技术、轨道板智能化精调技术、自密实混凝土灌注质量监测技术、钢轨精调和精调信息化施工技术等进行了研究,形成了我国自主知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道智能铺装技术及配套关键设备,为进一步提高我国板式无砟轨道关键工序的施工效率和施工质量提供了技术支撑。     

高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道温度梯度试验研究

根据现场监测数据,对高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道复合轨道板温度梯度变化规律、温度梯度与太阳日辐射强度、日最高气温等环境因素的相关性进行了统计分析。研究结果表明:复合轨道板最大正、负温度梯度分别为0.69,0.35℃/cm;日最大正温度梯度一般出现在14:00—15:00,日最大负温度梯度一般出现在5:00—8:00;春夏季复合轨道板的温度梯度较其他季节大;复合轨道板正、负温度梯度均呈非线性分布,10:00—12:00非线性分布特性更为显著;日最大正温度梯度与日太阳辐射总量、日最高气温相关性较好,可根据本文获得的回归方程推测不同地区复合轨道板的日最大正温度梯度。     

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。     

CRTS Ⅲ型板式无砟轨道底座施工防裂技术研究

目前,高速铁路大面积采用CRTSⅢ型板式无砟轨道.无砟轨道底座在施做时难免出现裂纹缺陷,影响轨道板的耐久性和线路运营的安全性.本文介绍了轨道底座裂纹情况,分析了产生的原因,通过现场反复实践,提出了优化混凝土性能、增加防裂钢筋网等一系列有效防裂措施,经现场实施验证取得良好的效果,对今后无砟轨道底座的防裂有一定的借鉴作用.     

CRTSⅢ型板式无砟轨道复合板横向弯曲试验研究

为研究CRTSⅢ型板式轨道体系中轨道板与充填层形成复合板的复合受力性能,利用与实际工程相同的材料及工艺制作一个足尺CRTSⅢ型板式轨道体系模型,沿横向切割形成单承轨台和双承轨台的轨道板-自密实混凝土(SCC)充填层复合板试件,对试件开展复合板的横向三点弯曲静载试验研究,得到横向弯矩作用下轨道板与充填层的应力分布、变形发展规律及破坏形态。结果表明,横向弯矩作用下复合板试件的受力破坏表现出明显的两阶段特征:界面滑移之前轨道板与充填层能整体协同受力和变形;界面发生滑移后,轨道板与充填层表现出叠合受力的特征。轨道板板底粗糙度、门形筋数量是决定轨道板与充填层界面黏结滑移行为和复合受力性能的两个关键因素。     

板端离缝下CRTSⅢ型板式轨道动力特性研究

轨道板与自密实混凝土层之间的板端离缝是CRTSⅢ型板式轨道的主要伤损型式之一,为分析板端离缝对路基上CRTSⅢ型板式轨道动力特性的影响,建立车辆-CRTSⅢ型板式轨道-路基垂向耦合振动模型,研究不同板端离缝长度对车辆和轨道系统动力响应的影响。研究结果表明:板端离缝将增大车辆和轨道结构的动力响应。当脱空长度超过1.54m时,轨道结构的垂向位移出现拐点,扣件系统上拔力接近允许限值10 kN,板端离缝区域附近的自密实混凝土层所受的垂向压应力增大28.75倍。板端离缝导致自密实混凝土层更易发生劣化,从无砟轨道耐久性方面考虑,建议当CRTSⅢ型板式轨道板端离缝长度达到1.54 m时应及时进行养护维修。     

季冻区CRTS Ⅲ型板式轨道非线性损伤机制研究

基于混凝土塑性损伤本构,建立CRTSⅢ型板式轨道冻胀分析模型,计算不同冻胀位置、波长和幅值影响下的轨道非线性损伤行为,确定结构最不利受荷下冻胀位置,进一步分析冻胀波长、幅值变化时轨道结构的损伤发展规律.研究结果表明:冻胀的波峰位置离底座板板缝越远,对轨道结构损伤的影响范围及程度越大;不同的冻胀波长对轨道结构伤损的影响范围与程度不同,波长越短,轨道结构损伤程度越大;轨道结构的冻胀损伤可分为微裂纹萌生阶段、微裂纹急速扩展阶段、二次损伤开裂阶段等3个阶段,为保证轨道结构安全,减少材料损伤的影响,建议将损伤阶段I右端点相对应的冻胀量作为维修管理控制指标;当冻胀波长10 m时,建议控制冻胀量在4 mm以下.研究成果可为季冻区轨道结构的维修提供理论依据.