土工格栅加固铁路道砟的颗粒离散元模拟研究

研究目的:道砟是有砟轨道的关键构成,其变形累积将直接造成轨道的下沉破坏。随着列车运行速度的提高,道砟的变形对有砟轨道的行车安全性、舒适性和轨道养护维修工作量的影响也越来越大。因此,开展高速铁路道砟变形机理的研究具有重要意义。近年来,一些学者开始将土工格栅应用到铁路道砟的加固中,用以减小铁路道砟的沉降变形,但总体来说还不够成熟和完善。为进一步研究铁路道砟的变形机理及土工格栅加固铁路道砟的效果,本文以铁路道砟为研究对象,建立土工格栅加固铁路道砟的三维颗粒离散元模型,进行循环荷载作用下的数值试验,分别研究土工格栅不同安设位置、不同刚度以及不同网格尺寸对铁路道砟加固效果的影响。研究结论:(1)土工格栅加固铁路道砟效果明显,能够有效减小铁路道砟的沉降变形;(2)土工格栅安设位置不同,其加固效果也不同,当土工格栅距离模型箱底面100 mm时效果最好;(3)随着土工格栅刚度的增大,道砟的沉降变形逐渐减小,但当刚度增大到一定值后,对减小道砟沉降的作用有限;(4)土工格栅网格尺寸对铁路道砟加固效果有明显影响,但这种影响不是单调的,即存在一个合理的土工格栅网格尺寸使其加固铁路道砟的效果最好;(5)该研究成果对深入理解铁路道砟的沉降机理及土工格栅在铁路道砟加固中的应用均具有一定的参考意义。     

铁路道床振动特性的三维离散元分析

研究目的:铁路碎石道床是一种典型的散粒体结构,为突出考虑道砟颗粒的散体特性,运用离散元法建立轨枕-道床空间耦合的颗粒流模型.通过加载高速列车动荷载时域谱,研究铁路道床在高速行车条件下的振动特性和道砟颗粒的动态响应.研究结论:通过建模和计算,将计算结果与已有试验结果相对比,验证了模型的正确性;在此基础上对铁路道床的振动特性进行分析,结果表明:动荷载作用下道砟之间的接触力按近似45°角的规律传递;相邻轨枕下方道砟颗粒的振动加速度和道砟接触力存在振动叠加作用,道砟颗粒的振动加速度、道砟接触力及道砟颗粒动位移随道床深度的增加而递减.     

道砟生产工艺对道砟针片状指数和生产成本影响的分析

铁路碎石道砟的质量直接影响铁路线路稳定性,对高速车辆运营的安全性和舒适性有较大影响.道砟针片状指数是道砟生产质量的主要指标之一,本文通过对铁路碎石道砟生产工艺的分析,探讨提高道砟生产质量,降低碎石道砟生产成本的方法.     

发展“一级道砟收购站”是完善产供布局的有效途径

分析“一级道砟收购站”的特点 ,论证“一级道砟收购站”是完善一级道砟产供布局的有效途径 ,并提出发展建议。     

高速铁路有砟轨道道砟飞溅的研究与防治

通过总结高速铁路有砟轨道道砟飞溅现象产生原因和影响因素,阐述并剖析防治道砟飞溅的方法与措施,结合法国高速铁路防治道砟飞溅经验,提出防治道砟飞溅的措施:采用洁净道砟、增大道床表面道砟粒径、降低轨枕槽内道砟高度、清扫轨枕表面散砟等.通过以上措施可防止高速有砟铁路道砟飞溅现象的发生,同时指出今后可利用离散单元软件与流体软件耦合对道砟飞溅进行仿真研究.     

中俄铁路碎石道砟加工指标技术标准的对比研究

为了更深入了解俄罗斯铁路碎石道砟加工指标特点,对比分析中国和俄罗斯铁路在道砟颗粒形状与清洁度、粒径级配、指标试验方法等方面的异同点,得出以下结论:(1)中俄标准对道砟颗粒形状定义不同,如对针片状颗粒看法不同,俄罗斯标准中有长粒概念等;(2)中俄道砟标准的制定理念存在差异,俄罗斯标准未定义渗水性能、抗压碎性能等与材质相关的性能指标,而是通过增设道砟加工指标来保障道砟的良好渗水性和抗压碎性;(3)由于气候等因素,与我国同等级道砟相比,俄罗斯各类道砟粒径级配普遍较大。     

GPR检测铁路路基双随机控制性建模研究

探地雷达是检测铁路路基的一种有效方法,正演仿真可以有效揭示其检测特征,但常规均质模型无法模拟出铁路路基中的大空隙率道砟层形态。为精确模拟道床中碎石道砟的形态及控制空隙率,提出双随机控制性建模方法,并对比常规均匀层状介质建模方法和焦柳线检测数据,分析在路基基本结构、道床基床部分混合和基床土侵入道床三种状态下的特征得到:该方法避免了道砟层介电常数的估算,层界面更加精确;该方法显示出大空隙率道砟层会导致层界面上下出现弱振幅的同相轴;基床土侵入道床区域会形成强反射并且下部界面同相轴呈凹形断裂。结果表明该建模方式能精确模拟探地雷达检测铁路路基特征,且优于常规均质建模方式。     

柔性铺装防护体系在铁路钢桥有砟轨道桥面中的适用性

以冷拌树脂沥青混凝土铺装层为研究对象,通过试验研究其在铁路钢桥有砟轨道桥面中的适用性。研究内容包括铺装层耐道砟竖向刺穿疲劳性能和铺装层耐道砟水平向磨耗性能2方面。通过耐道砟竖向刺穿疲劳试验发现,以1. 5倍高速铁路列车轴重循环加载500万次,铺装层未出现明显的局部凸起、磨损、刺穿或破碎现象,状态良好;通过耐道砟水平向磨耗试验发现,在道砟往复摩擦作用下,铺装层与道砟之间的摩擦因数约为1. 06,冷拌树脂沥青混凝土铺装层具有较好的耐道砟水平向磨耗性能。冷拌树脂沥青混凝土铺装层对铁路钢桥有砟轨道桥面具有良好的适用性。     

铁路道砟材质选型分析与建议

我国铁路覆盖范围广,沿线所处地质环境复杂、气候多变,铁路运维面临巨大挑战。有砟道床作为铁路重要组成部分,其养护维修一直以来倍受关注,然而,岩石材料具有多样性和分布不均衡性,且我国道砟材质标准及选型较为单一,并未考虑地质及气候环境等因素,给铁路建设及运维带来一系列问题。针对此,总结世界各国道砟选型方式及方法,对比复杂环境道砟材质选型标准,归纳新型道砟材料,并且解释了标准中用于道砟性能量化的指标及其试验方法。对比各国所道砟材质及其配套的选型标准,得到以下主要结论：(1)针对我国现有道砟规范问题,可以考虑根据铁路沿线地质和气候等因素选择道砟材质;(2)目前仍没有方法可以快速、准确并且不破坏道床的方式来得到道床堆积密度;(3)为实现双碳目标,在有条件的新建或改建线路上可考虑选用建筑固废、工业固废等新型道砟材料。     

多年冻土地区铁路路基水热过程研究

为研究寒区铁路路基水热动态过程,以北麓河地区路基试验段道砟覆盖路面、无道砟路面(砂砾路面)和天然场地的水分、温度、热通量和降水等数据为基础,分析铁路路基活动层水热宏观迁移规律、活动层水分累积情况及降水对路基热状况的影响。结果表明:路基活动层各深度地温随时间呈正弦规律变化,道砟层能够有效减少外部热量进入路基,道砟路面年平均地温和年较差明显低于砂砾路面;融化期间路基液态水和降水向下运移,冻结过程中水分向冻结锋面运移;夏季强降雨和持续降雨对浅层路基(高度75cm)短期水热有明显影响,但路基长期水热受降雨影响不明显,也未出现明显水分累积;降雨入渗、地表蒸发伴随的液态水和水汽运移对铁路路基表层水热影响不可忽略。     

关于发布《铁路碎石道砟》等22项铁道行业标准的通知铁科技[2008]226号(2008年11月14日)

现发布<铁路碎石道砟>等22项铁道行业标准.自2008年12月1日起实施.标准名称、编号如下: 1.TB/T 2140-2008 铁路碎石道砟 代替 TB/T 2140-1990 同时,自2008年12月1日起<350 km/h客运专线特级碎石道碴暂行技术条件>(铁科技[2004]120号)废止.     

铁路建设利用凝灰岩资源加工碎石道砟的质量控制

通过对浙江沿海铁路凝灰岩资源的调查分析,针对道砟依靠从地方临时性采购的现实,提出对策与措施,基本解决道砟来源和质量控制两大问题,同时在建立和完善道砟质量控制体系方面进行了探索和尝试.     

既有线提速桥涵轨下道砟厚度不足的处理对策

结合既有铁路提速200 km/h,对我国既有铁路桥涵轨下道砟厚度不足问题进行了全面分析,提出了通过自主研发的TDZⅢ型复合弹性轨枕及TD型轨下垫板来改善轨道结构刚度的技术措施,有效地解决了桥涵轨下道砟厚度不足的技术难题。     

新书讯

<正>《30吨轴重重载铁路用钢轨技术条件(暂行)》欍欍欍欍欍欍欍欍书号:151133965定价:1500开本:国32开作者:中国铁路总公司科技管理部装帧:平装出版日期:2013年7月部颁技术条件,技术文件编号为TJ/GW 091—2013。本暂行技术条件对山西中南部铁路通道30吨轴重重载铁路试验段——道砟垫的技术要求、试验方法、检验规则、标识和包装以及储运和运输等进行了规定。     

隧道洞渣在铁路新型预制聚氨酯固化道床中的应用

隧道建设中产生大量洞渣,如果都作为弃渣处理,不但花费高昂的处置费用,还会对生态坏境造成破坏,如处置不当,还会造成泥石流等自然灾害。铁路有砟轨道中道床大量采用道砟,但我国铁路明确规定洞渣加工成的道砟不得在客运专线正线上使用。新型预制固化道床是在密实道砟单元块中浇注聚氨酯固化材料,固化材料发泡后填充砟间空隙,并黏结道砟,形成弹性道床块,使洞渣加工成的道砟进行工程应用成为可能,而且道床单元块间的填筑碎石也可采用洞渣。本文通过仿真分析研究固化道床中道砟的受力特性,说明道砟材质对固化道床的性能影响较小,洞渣道砟可作为固化道床的骨料使用,并提出了洞渣的分级选用控制标准。基于洞渣骨料制备的固化道床结构绿色环保,具有广阔的应用前景。     

改进铁路道砟水洗工艺及配套设备的研究

为改善客运专线铁路运行环境,《时速350 km/h客运专线特级碎石道砟暂行技术条件》规定道砟出厂须经水洗,选择合适的水洗工艺及配套设备成为现有道砟采石场面临的首要问题。文章介绍国内外道砟采石场当前采用的主要工艺,并分析了各种工艺的适用条件。     

道砟垫隔振性能理论分析与试验研究

研究目的:为了准确而又高效地评价道砟垫的隔振性能,本文建立单自由度阻抗模型和多自由度车辆-轨道耦合动力学模型,并分析对比刚性基础上的有砟轨道铺设道砟垫后的加速度插入损失,并与实测数据进行验证分析。研究结论:(1)在0~200 Hz频段内,单自由度阻抗模型和多自由度车辆-轨道耦合模型都能有效的评价道砟垫的隔振性能,但前者计算简便、力学概念清晰,具有更强的工程实用性;(2)道砟垫隔振作用具有频率选择性,即它只能在某一频段内才具有明显的隔振作用,而其他频段隔振作用甚微甚至会放大振动;道砟垫隔振作用最显著频率为铺设道砟垫前系统的固有频率,此处加速度插入损失达到16.3 dB之多;(3)隔振效果最差,即放大振动最明显频率为铺设道砟垫后系统的第一阶共振频率,这个频率在设计道砟垫时应予以重视,避免与要求被隔振结构的固有频率重合;(4)本文提出的单自由度阻抗模型,对铁路有砟道床的隔振设计有一定的参考意义。     

道砟压实质量与颗粒运动关联特征及内在机制研究

级配较为均匀的道砟其捣固(压实)质量对铁路有砟道床的服役性能起着至关重要的作用.然而,目前尚无统一的标准或规范可用于指导和控制道砟捣固(压实)参数选择,传统的路基填料压实也未能考虑散体颗粒的自组织行为和细观运动特征等.基于正交设计方案开展缩放道砟级配的室内旋转压实试验,在试样的不同位置预置了新型智能颗粒传感器用于监测旋转压实过程中颗粒的运动参数,揭示道砟压实质量与颗粒运动参数的关联特征,从颗粒细观运动角度探究压实机理,提出考虑颗粒细观运动特征的压实度控制新指标.研究结果表明:智能颗粒传感器可用于测量旋转压实过程中粗颗粒的细观运动参数;3个方向的相对旋转模式与旋转压实过程中试样干密度和高度的变化直接相关,据此可将压实过程分为初始压实、旋转压密和稳定压密等3个阶段;试样上部位置处智能颗粒传感器的相对转角可作为新的压实度控制指标.研究成果有望为铁路道砟的室内外压实技术选取和压实质量控制提供技术参考和指导.     

中美铁路道砟试验的比较研究

中美两国规范将道砟分为面砟和底砟,其中中国面砟需检测7项性能16个物理参数,底砟需检测4项性能6个参数;美国面砟需检测5项性能7个参数,底砟需检测5项性能8个参数。通过比较两国铁路道砟的试验规范,得出以下结论:(1)中国规范对于底砟给出了固定的颗粒级配范围,方便了施工选材;美国规范中底砟的颗粒级配与面砟及路基填料的颗粒级配有关,更合理地体现了底砟的过渡作用;(2)中国规范固定了试样的颗粒范围及数量,简化了试验操作但使得结果不能反映全部道砟的性能;美国规范中道砟的性能参数多通过试样的颗粒级配百分率计权求得,结果能全面反映道砟性能且适应于任何粒径的道砟;(3)中国规范缺少试验数据偏差的内容;美国规范对试验的重复性偏差及复现性偏差均有详细要求。     

中俄铁路碎石道砟物理性能指标技术标准的对比研究

根据中俄铁路碎石道砟标准,对道砟物理性能指标及试验进行对比研究,得出如下主要结论:(1)中俄两国铁路线路条件、气候及道砟资源存在差异,故制定指标的侧重点不同;(2)中俄两国对集料冲击韧度试验的计算指标不同,俄罗斯标准对颗粒粉碎状况的反映不如我国试验精确、全面;(3)中俄两国道砟试验所用筛网尺寸、形状均有差异,我国试验仅采用方孔筛,俄罗斯试验兼用方孔筛和圆孔筛,这些差异会影响试验结果;(4)俄罗斯道砟试验所用样品与建设所用道砟针片状指数相同,我国标准将试样针片状指数控制在5%以内,以便对比母材差异;(5)我国硫酸钠溶液浸泡损失率试验的循环次数与当前试验循环样本浸泡质量损失率无关,俄罗斯试验最终循环次数与当前试验循环的样本质量损失率相关;(6)俄罗斯标准对道砟电导率、天然放射性核素比活度、玄武岩集料冲击韧度试验后,经煮沸处理的样本质量损失率等有特殊要求。