桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验

为了研究客货共线条件下桥上长枕埋入式无砟轨道结构的受力特性与耐久性,基于应力相似原则设计一组纵梁,采用与施工现场相同的材料、工序制作出足尺无砟轨道模型,开展桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验,得出客货共线条件下长枕埋入式无砟轨道模型的应力、应变与变形的分布规律以及疲劳损伤的发展形态。试验结果表明,长枕埋入式无砟轨道可以较好地适应客货共线条件下的铁路桥梁,在疲劳荷载全过程中,轨道结构整体性良好,应力、应变水平较为稳定,未出现明显的结构破坏与应力重分布现象。在4.5 Hz和12.5～37.5 kN荷载作用下,桥上长枕埋入式无砟轨道整体为受压状态,最大压应力3.3 MPa出现在轨下位置,最大拉应力1.04 MPa出现在桥面板板底位置,门型筋最大拉应力为10.2 MPa。疲劳荷载作用下,长枕与道床板新旧混凝土交界处率先出现裂缝,随后长枕端部出现朝向道床板边缘的延伸裂缝,累计300万次疲劳荷载后,道床板板中出现纵向、横向贯通裂缝。针对长枕埋入式无砟轨道新旧混凝土界面开裂问题,进行界面剂黏结性能对比试验,试验结果表明,硅灰水泥基界面剂可以有效抑制疲劳荷载作用下界面处裂缝开展。     

桥上长枕埋入式轨道层间连接状态分析

针对桥上单层长枕埋入式无砟轨道的层间连接状态,建立长枕埋入式无砟轨道力学模型,应用有限元法,分析在多种工况作用下道床板和桥面板层间受力情况。结果表明:在整体降温、列车荷载、温度梯度和荷载组合的作用下,板间剪切应力在道床板两端达到最大,并从板边到板中逐渐减小,且道床板厚度的变化对层间连接状态有影响。在荷载的作用下,道床板板端一定范围内剪切应力会超过设计值2.75 MPa,产生层间破坏,影响轨道结构的耐久性,需要配置钢筋或者采取拉毛等措施加强层间连接作用,以使道床板能够正常使用。根据《钢结构设计规范》中钢筋连接件的计算公式对250 mm厚的道床板进行配筋设计,为长枕埋入式无砟轨道的推广使用提供理论依据。     

重载铁路桥上无砟轨道动力学选型研究

为给孟加拉帕德玛大桥铁路连接线桥上无砟轨道结构选型提供依据,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立重载货车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型,分析不同轴重货车通过桥上不同类型无砟轨道时的动力响应。结果表明:随着列车轴重的增大,桥上无砟轨道部件的动力响应明显增大;从降低轨道结构位移的角度考虑,优先选取现浇板式无砟轨道和单层长枕埋入式无砟轨道等单层无砟轨道结构;从降低轨道与桥梁的接触应力及桥梁振动加速度的角度考虑,应优先选取单元板式无砟轨道和长枕埋入式无砟轨道等双层无砟轨道结构。重载铁路桥上无砟轨道选型应综合考虑桥上无砟轨道的动力特性、线路特点及其与相关专业的接口等因素综合确定,相关成果可为重载铁路桥上无砟轨道选型提供参考。     

重载铁路隧道内无砟轨道结构选型设计与施工关键技术

新建山西中南部铁路通道为国内第一条设计轴重30 t的重载铁路。通过对我国客货混运线路双块式、长枕埋入式、弹性支承块式无砟轨道结构的组成及技术特点的对比分析,选用弹性支承块式无砟轨道作为该重载铁路隧道内无砟轨道结构形式。阐述了弹性支承块无砟轨道结构设计要点;给出了无砟轨道与隧底衔接的设计方案;分析了弹性支承块预制质量及轨道施工关键工序质量控制关键技术;提出了隧道排水系统设计优化建议。本文可为重载隧道内无砟轨道结构设计与施工提供借鉴。     

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。     

客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道结构极限状态设计法研究

为研究客货共线弹性支承块式无砟轨道极限状态设计方法,系统分析计算模型和加载方式,开展随机变量概率模型及统计参数研究,提出弹性支承块式无砟轨道极限状态设计分项系数,并进行道床板极限状态法配筋设计。结果表明：(1)对于距洞口小于200 m地段隧道内弹性支承块式无砟轨道道床板,建议承载能力极限状态下,列车荷载和温度梯度作用分项系数分别取1.2、0.5,正常使用极限状态下分别取0.7、0.5;(2)采用极限状态法对道床板进行配筋计算,距离洞口小于200 m地段道床板纵向配筋结果与容许应力法计算配筋一致,横向上表面和下表面配筋分别减少2根和6根。     

《客货共线铁路轨道工程施工技术规程》编制内容研究与实施要点解析

随着近年来客货共线铁路轨道铺设技术的进步,双块式轨道、枕式无砟道岔等新的轨道结构大量应用,原《客货共线铁路轨道工程施工技术指南》及《有砟轨道铁路铺砟整道施工作业指南》,已不能完全适应当前客货共线铁路发展需要,部分新技术内容施工标准缺失,而且其中的部分条款内容不完善,无法满足新技术的推广和施工过程中质量控制,需要重新制定相应的标准。通过深入现场,对双块式无砟轨道施工、铺砟整道、无缝线路铺设、道岔铺设、轨道与相关专业接口等关键技术进行研究,深入分析施工技术要求及控制标准,研究编制《客货共线铁路轨道工程施工技术规程》,对新研究编制的规程的主要编制原则、研究的关键技术内容、实施要点等进行阐述,便于使新标准得到更好的理解和执行。     

时速200km客货共线铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道适用性研究

弹性支承块式无砟轨道结构综合性能良好,在我国客货共线铁路隧道内已有一定规模的应用,但由于其采用两个独立的弹性块体支承钢轨,保持轨距的能力相对较弱,目前仅在我国时速160 km及以下线路中铺设。本文在对国内相关标准所规定限值进行总结的基础上,结合理论计算及现场实车试验成果,重点研究了新研发的弹性支承块式无砟轨道的轨距保持能力。结果表明,新型弹性支承块式无砟轨道结构在不同列车运行工况下,轨距动态变化量均能满足相应限值的要求,可适用于时速200 km客货共线铁路运营条件。     

基于极限状态法的高铁桥上双块式无砟轨道配筋设计研究

为使我国铁路设计技术更好地与国际设计方法接轨,针对高速铁路桥上双块式无砟轨道结构,依据Q/CR9130-2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》,结合有限元和数值计算的方法,运用极限状态法对道床板和底座进行配筋设计研究。结果表明:极限状态法中正常使用极限状态计算弯矩结果与容许应力法基本一致,承载能力极限状态计算结果较大;道床板和底座极限状态法的配筋数量略低于容许应力法。     

川藏铁路无砟轨道结构检算与配筋设计

川藏铁路为设计时速200km的客货共线铁路,沿线工程与环境条件极为复杂,养护维修条件恶劣,正线以少维护且经济性优良的双块式无砟轨道为主,目前暂无适用于时速200 km客货共线铁路的双块式无砟轨道设计方案.基于数值分析理论和有限元分析方法,结合本项目设计标准,对川藏铁路无砟轨道轨枕及道床结构进行了检算分析,研究表明,SK...     

城际铁路弹性支承块式无砟轨道结构优化及检算

为合理控制城际铁路轨道工程投资,针对城际列车轴重轻、编组小的特点,对弹性支承块式无砟轨道进行结构优化设计与检算分析。基于数值分析理论及有限元分析方法,研究隧道内弹性支承块式无砟轨道在设计轮载及现浇混凝土收缩荷载组合下裂缝开展情况,并进行道床板配筋设计及裂缝宽度检算;基于定额测算对比城际铁路与客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道的经济性。结果表明:城际铁路弹性支承块式无砟轨道道床板纵向只需配构造钢筋,按照配筋设计检算得出的道床板横向最大裂缝宽度为0.205 mm,小于裂缝容许值;相比于客货共线铁路,城际铁路弹性支承块可降低投资约10%。     

重载铁路桥上无砟轨道扣件关键参数研究

研究目的:为研究重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统关键设计参数取值,本文基于弹性地基梁理论和车辆-轨道耦合动力学理论,建立32.5 t轴重重载货车-长枕埋入式无砟轨道-桥梁垂向耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道静、动力学性能的影响规律,提出重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统设计参数取值。研究结论:(1)钢轨垂向位移和钢轨轨底应力随扣件系统刚度的增大而减小,车体垂向振动加速度、轮重减载率、轮轨力和桥梁垂向振动加速度随扣件系统刚度的增大而增大;(2)钢轨垂向位移、钢轨轨底应力、车体垂向振动加速度、轮重减载率和桥梁垂向振动加速度随扣件间距的增大而增大,但轮轨垂向力随之减小;(3)综合考虑轨道变形以及工程造价,建议重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统的静刚度取为40～60 k N/mm,扣件系统的动刚度取为80～100 k N/mm,扣件间距取为0.6～0.65 m;(4)本研究成果可为重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道结构设计提供参考。     

川藏铁路昌都至林芝段轨道选型与设计需求分析

川藏铁路昌都至林芝段工程环境条件极为恶劣,为确保轨道结构设计的合理性与可靠性,基于对既有轨道结构服役状态的调研,对本项目轨道结构设计需求进行分析。结果表明:轨道结构应具有可靠性、可调整性、易修复性等功能,以适应复杂地质环境、特殊气候条件及不同线下基础;一般地段宜采用少维修的双块式无砟轨道;全线采用耐磨及耐低温的钢轨并建议进一步开展相关研究工作;建议研发具备大调整能力、高可靠性和高耐久性扣件系统;建议开展客货共线铁路双块式无砟轨道和轨枕设计研究工作,并针对大跨度特殊结构桥梁研发轻型无砟轨道系统;在活动断裂带及不良地质等线下基础变形难以控制区域采用便于调整的有砟轨道,在长大坡道区段需采取强化措施,可采取胶结、固化等措施降低养护维修工作量;软岩大变形区域暂按无砟轨道设计,但预留变更为有砟轨道的条件,建议开展兼容有砟轨道与无砟轨道铺设要求的隧道断面研究工作。     

高速铁路无砟轨道结构与下部基础摩擦系数研究

Q/CR 9130—2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》对于整体温度和混凝土收缩作用下无砟轨道结构轴向力计算式中摩擦系数因缺乏试验研究,仅在条文说明中给出建议取值.对现浇混凝土与凿毛混凝土层间静摩擦力开展试验研究,并通过对多个摩擦系数取值方案进行试设计,分析对CRTSⅠ、CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板配筋的影响,...     

中国铁道科学研究院2010年科技成果简介(续二)

17单元板式无砟轨道设计技术的研究针对时速200～250km客货共线铁路、300～350km客运专线和高速铁路,开展了单元板式无砟轨道设计理论和设计方法的研究,包括:设计荷载和设计参数的选取,计算方法的对比分析,轨道翘曲分析,混凝土轨道板、混凝土底座和凸     

高烈度地震区桥上无砟轨道选型及工程对策研究

为指导高烈度地震区桥上无砟轨道选型,结合地震区桥上无砟轨道的工程特点,提出无砟轨道选型需求及选型原则。通过综合分析我国CRTS系列无砟轨道的技术特点、施工性能、耐久性、可维修性、经济性及其对地震的适应性,研究地震区桥上无砟轨道选型方案及工程设计对策。研究结果表明：地震下相邻梁缝处易出现变形不一致,且连续轨道板一旦断裂对桥墩不利,地震区桥上无砟轨道应优先采用单元式无砟轨道;地震区桥上无砟轨道一旦发生破坏,应具备快速修复的能力;在综合考虑无砟轨道施工性、耐久性、可维修性及经济性等基础上,建议高烈度地震区优先采用CRTS双块式无砟轨道;为保证地震区桥上无砟轨道的安全性,建议开展无砟轨道抗震设计、地震灾害预警监控系统和地震适应性防护措施等方面研究工作。     

有轨电车线路土质路基段单元式无砟轨道结构设计

参考铁路客运专线无砟轨道计算方法,对有轨电车线路土质路基段轨道承受的荷载作用进行了分类和组合。建立了无砟轨道的"梁-板"有限元模型,采用极限状态法对车辆荷载下的道床结构进行了设计,并基于容许应力进行了安全性复核。复核结果显示,道床正截面受弯承载能力、正常使用极限状态下的道床裂缝、道床强度等均满足规范要求。     

复合轨枕无砟轨道温度适应性分析

为研究温度荷载对复合轨枕无砟轨道影响,分别建立长枕埋入式和双块式复合轨枕无砟轨道有限元模型,分析两种轨道结构在整体降温和温度梯度下的离缝长度和轨距变化量,并给出降温限值。结果表明:在整体降温条件下,两种轨道结构均产生离缝,双块式轨道的轨距变化量随降温幅度变化较小,综合考虑离缝和轨距变化限值影响,长枕埋入式、双块式轨道降温幅度分别不应超过7,11℃;温度梯度下,两种轨道结构均不产生离缝,仅正温度梯度下长枕埋入式轨距变化量超过规范值。从复合轨枕轨道结构对温度适用性考虑,建议在较小温差地区如隧道内铺设双块式轨道,并注意浇筑时混凝土的温度。     

基于极限状态法的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构设计研究

基于可靠度理论的极限状态设计法已经成为国际工程结构设计的主流方法。目前CRTSⅢ型板式无砟轨道主体结构设计采用传统的容许应力法,基于极限状态法的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构设计还需更多深入研究,以便我国铁路技术更好地与国际接轨。本文以商合杭铁路某工点为例,研究分析了基于极限状态法的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道底座板配筋设计过程,结果表明:底座板配筋设计时,起控制作用的为裂缝宽度要求而非承载力要求,与长期采用容许应力法得出的设计经验一致。由目前规范给出的极限状态法表达式设计的配筋稍低于容许应力法配筋,但总体差别不大。     

蒙华铁路长枕埋入式无砟轨道用桥枕的设计研究

为满足蒙华铁路桥上长枕埋入式无砟轨道结构铺设护轨条件,研发了在既有埋入式长枕上预留护轨安装接口的埋入式桥枕,研发的埋入式桥枕基本轨采用WJ-12型扣件,护轨采用扣板式扣件(专线3448-Ⅱ)。通过型式尺寸优化设计,埋入式桥枕护轨顶面与基本轨顶面高差在正常安装、最大调高和最大调低3种状态下均可满足维修标准的要求。结构设计时,考虑承载能力要求和预应力偏心影响提出了2种结构配筋方案。经理论计算和试验验证,2种方案的承载能力均能够满足运营阶段使用要求,对比方案(丝位上调5 mm,总张拉力200 k N)更有利于生产,尤其对于产品的放张和脱模更加便利,较基准方案中间部分上拱明显减小,因此作为最终方案。设计的埋入式桥枕已应用于蒙华铁路。