路基地段双块式无砟轨道连续式道床板裂缝控制技术

为解决路基地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道纵向连续式道床板的开裂问题,特别是控制宽度大于0.2 mm的超标裂缝,本文结合昌景黄（南昌—景德镇—黄山）高速铁路安徽段工程,通过现场调查总结出8种裂缝类型及其分布特征,包括八字形角裂缝、一字形横向裂缝、L形裂缝、纵向枕间横向裂缝、轨枕四周环向裂缝、横向枕间贯通裂缝、表面龟裂缝、反射裂缝。从结构形式、外加荷载、混凝土自身收缩、温度应力、施工工艺等方面分析了道床板开裂机理,提出了道床板裂缝的综合控制技术：路基地段优先采用单元式道床板;采用连续式道床板时,设置后浇带进行二次浇注,在轨枕四角增配上层抗裂钢筋,采用低水泥用量、低用水量、低坍落度、适当含气量、掺加适量粉煤灰的配合比设计;从支承层/底座板验收、混凝土施工工艺、早期保温保湿养护、工具轨排应力的及时释放四个方面改进施工工艺。工程实践表明,这些控制措施能够有效提高道床板混凝土的抗裂性能,控制道床板裂缝。     

轨枕端部构造对高速铁路无砟轨道八字形裂缝影响的研究

高速铁路在轨枕端部产生的八字形裂缝,是现阶段我国西北地区道床板裂缝的主要形式。本文结合现场调研结果,采用数值分析和试验研究的方法,对无砟轨道轨枕端部八字形裂缝的开展机理和控制措施进行了研究。研究结果表明:在方形轨枕和圆端形轨枕中,道床板混凝土在凝结硬化阶段由于收缩造成的应力分布是不同的,方形轨枕的角部产生的应力集中是造成道床板开裂的主要原因,而圆端形轨枕则可有效地消除这一应力集中,从而控制轨枕端部八字形裂缝的产生。     

纵向轨枕式无砟轨道界面裂缝对轨道力学性能的影响

纵向轨枕轨道结构改用预制混凝土纵梁连续支撑的结构设计,故预制轨枕与道床板的新旧混凝土界面是结构稳定分析不可回避的因素。为了分析新旧混凝土界面对整体结构的影响,并为纵向轨枕式无砟轨道设计提供相关参考,通过建立纵向轨枕式无砟轨道的二维有限元计算模型进行研究。结果表明:纵向轨枕式无砟轨道在列车荷载和温度变化作用下,轨枕与道床板界面附近会出现纵向裂缝,并裂缝加快扩展。界面裂缝对轨道内部应力分布影响很大,对钢轨扭转有一定影响。     

双块式无砟轨道混凝土裂缝成因及控制措施

通过对成渝铁路客运专线黄帝山2号双线特大桥及路基地段CRTS-1双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝进行的观察、分析、研究,总结了CRTS-1无砟轨道道床板混凝土裂缝原因及形式,并针对不同形式的裂缝采取了有针对性的控制措施,后续施工的实践表明,道床板混凝土裂缝得到了有效控制。     

编组站轨枕埋入式无砟轨道裂缝稳定性评估及轨枕松动修复研究

针对编组站驼峰缓行器前端的轨枕埋入式无砟轨道新旧混凝土界面开裂问题,基于断裂力学理论建立了轨枕边缘道床板裂缝稳定性计算模型。通过轨枕周边裂缝处的应力强度因子评价了裂缝稳定性;提出了裂缝修复材料的合理参数取值,并验证了有效性和可行性。结果表明:温度荷载是影响埋入式轨枕周边裂缝稳定性的主要因素,降温幅度越大,轨枕周围道床板的容许初始裂缝深度越小,轨枕越容易松动;为有效限制修复后裂缝的扩展,采用环氧树脂混凝土对编组站缓行器前端无砟轨道的轨枕松动病害进行修复时,应在环境温度15℃左右的春秋季节进行修复工作,修复层厚度在40 mm左右为宜。     

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.     

极旱荒漠地区无砟轨道道床板防裂措施

针对CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板现浇混凝土容易开裂的现状,结合新建兰新铁路极旱荒漠地区无砟轨道道床板的施工,总结出4种常见的道床板混凝土裂缝形式。分析了产生裂缝的主要原因,通过线外试验段选取了适宜于新建兰新铁路极旱荒漠地区无砟轨道道床板施工的最优混凝土配合比。在养护棚中制作道床板,浇筑混凝土时进行二次振捣并多次抹面,采取内掺养护材料、外喷养护剂的"内部抗裂、外部防裂"以及覆盖土工布等防裂措施,从而有效避免了道床板混凝土开裂,提高了无砟轨道道床板施工质量。     

高原大风地区双块式无砟轨道伤损现状及主要特征

以兰新高速铁路作为研究对象,总结出高原大风地区双块式无砟轨道伤损类型主要为道床板裂缝、轨枕离缝、道床板上拱、支承层混凝土粉化和聚氨酯嵌缝材料伤损,分析其伤损特点及形成原因。同时,对聚氨酯嵌缝材料离缝和无砟轨道道床板裂缝进行了跟踪观测,结果表明,聚氨酯嵌缝材料离缝病害仍在发展,而桥梁段、路基段和隧道段无砟轨道道床板裂缝病害已趋于稳定。     

城市轨道交通连块式轨枕整体道床配筋设计

考虑到长轨枕和短轨枕在城市轨道交通建设和运营中存在不足,针对城市轨道交通隧道断面狭小、轨道结构高度受限、施工运输不便等特点,设计了新型连块式轨枕。结合连块式轨枕特点及城市轨道交通相关标准,对隧道内、路基上及桥上整体道床进行配筋设计:隧道地段道床板混凝土在荷载组合作用下不会开裂,则根据构造配置钢筋;桥梁和路基地段在荷载组合作用下,道床混凝土会开裂,则其道床配筋由裂缝限值控制。     

基于早期温度应力的道床板施工方式

建立考虑水化热、混凝土收缩和弹性模量等时变参数的双块式无砟轨道道床板早期温度应力瞬态分析有限元模型,分析道床板内部水化热与外部环境温度共同作用下的道床板早期温度应力分布特征,比较不同施工季节、浇筑时刻以及钢模支撑条件对道床板早期温度应力的影响。研究结果表明:道床板早期温度应力受水化热和外界环境温度影响较大,内部应力主要受控于水化热,表面应力主要受控于环境温度,轨枕侧边是容易产生早期温度裂缝的薄弱环节。在施工温度降低条件下,道床板侧边和顶面容易产生裂纹。为减少混凝土早期裂缝的开展,应选择在傍晚时分浇筑混凝土,适当延长拆模时间,气温较低时拆模至少为3 d后,浇筑温度较高时拆模至少为4 d后。     

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。     

温度和列车荷载作用下弹性支承块式无砟轨道道床板配筋率计算

建立了道床板分别在温度力裂缝宽度控制及列车动荷载作用下的道床板有限元计算模型,计算了道床板在分别受温度力裂缝宽度控制及列车荷载作用下应力、弯矩,计算了混凝土道床板在不同裂缝宽度控制下的所需的配筋率,并根据计算结果绘制这二者双重作用下的道床板配筋布置图.     

钢管混凝土轨枕凹槽尺寸优化设计研究

钢管混凝土轨枕(CFT轨枕)的凹槽尺寸和位置设计需通过计算分析确定最优范围,从而进一步提高道床与轨枕块的结合性能.为研究钢管混凝土轨枕凹槽尺寸和位置变化对轨枕块和道床板受力性能的影响,建立钢管混凝土轨枕无砟轨道的三维有限元模型,分析在列车荷载和温度荷载同时作用下凹槽的长度、宽度、深度以及凹槽端部与轨枕端部距离、凹槽底面与轨枕底面距离取不同值时轨枕块和道床板受力性能的变化规律,同时确定合理的取值范围.研究结果表明:1)轨枕凹槽尺寸和位置的不同会对轨枕块和道床板的受力性能产生影响;2)当长度取值范围为300～340 mm,宽度为55～65 mm,深度为20～25 mm,端部距离为143～163 mm,底部距离为40～50 mm时,轨枕块和道床板应力值较小,受力最优.     

双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝的分析与防治

通过对遂渝线无砟轨道综合试验段双块式现浇混凝土道床板出现的裂缝现象的分析,从设计、施工和混凝土配方等方面分析了现浇混凝土道床板的裂缝成因。提出了防治双块式无砟轨道道床板裂缝的具体措施,对今后客运专线现浇混凝土道床板的施工具有借鉴意义。     

连续道床板温度应力计算方法及参数分析

基于不完全裂缝的假设推导了降温时连续道床板的钢筋应力、裂缝宽度、裂缝间距计算公式,应用计算公式进行了参数分析。研究表明,为控制裂缝宽度在容许限度范围内应将裂缝控制为不稳定裂缝形式,采用变形钢筋;对于配筋率为0.8%、采用C40混凝土的道床板,钢筋直径宜为18~25 mm;当钢筋直径为20 mm时,配筋率应达到0.73%以上;采用高强度混凝土或滑模施工时应相应提高配筋率;由于涂层钢筋对裂缝宽度的影响较大,设计、施工中应尽量避免采用涂层钢筋。     

CRTSⅠ型双块式无砟道床板裂缝成因分析及控制措施

道床板裂缝是CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工质量控制的难点,通过对裂缝产生原因的理论分析,指出混凝土收缩、温差和不当施工工艺等是产生裂缝的主要原因,提出原材料质量控制、优化混凝土配合比和施工工艺等方面控制裂缝的技术措施。     

多物理场耦合作用下地铁双块式无砟轨道道床板疲劳损伤开裂行为研究

为研究复杂作用条件下的道床板损伤变化规律,以混凝土塑性损伤模型为基础,对其施加温度荷载以及地铁列车-轨道耦合动力学分析下得到的外部激励,建立地铁列车-轨道-路基耦合动力学模型并进行分析.结果 表明:当温度下降时,道床板会产生横向变形,其内部会产生裂缝,出现损伤并使刚度下降,混凝土材料出现软化,结构受拉承载力下降;而在随后的温度上升过程中,道床板损伤值保持不变,最终稳定在0.19左右.列车通行会加速混凝土道床板的裂缝发展,虽然当列车动荷载施加于道床板上时,其内部裂缝短暂闭合、刚度出现暂时性恢复,但由于裂缝周期性开合,最终导致混凝土道床板裂缝扩大,最后形成贯通裂缝.     

双块式无砟轨道连续式道床板后浇带施工工艺研究

针对路基段双块式无砟轨道结构连续式道床板易开裂的难题,从结构形式、温度应力、混凝土收缩和施工方法 4个方面对双块式无砟轨道结构的开裂原因进行了分析。借鉴长大连续梁设置后浇带的设计理念,提出了道床板设置后浇带的分段浇筑施工工艺。从先浇段分段长度、后浇带预留长度、新老混凝土结合面加强及后浇带施工控制4个方面确定了后浇带结构设计参数及施工保证措施,并进行了现场应用。结果表明,该施工工艺对抑制道床板收缩裂缝效果显著,具有推广价值。     

双块式无砟轨道早期温度场分布及开裂机理分析

双块式无砟轨道道床板会出现早期开裂现象,该病害与轨道早期温度场分布特性有关。为明确轨道早期温度场分布特性,基于热工学原理和气象测试数据,考虑双块式无砟轨道的施工特点,建立早期温度场计算模型,并对早期温度场分布特性进行分析。结果表明:道床板浇筑完成后温度场呈先增加后减小的变化趋势,其最高温度约出现在第21 h时刻,且比日最高气温高10.6～12℃。道床板温度梯度沿着垂向呈线性分布,而沿横向呈明显的非线性分布特征,最大横向温度梯度出现在道床板与轨枕界面处,其值可达67℃/m。在该温度梯度荷载下,会出现道床板与轨枕界面早期开裂,随后应力集中转向轨枕角处,并进一步发展为道床板表面横向贯穿裂缝。     

干旱风沙地区无砟轨道道床板混凝土裂缝控制措施

以新建兰新铁路第二双线为工程背景,针对CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土易开裂的问题和干旱风沙地区环境条件的特殊性,从设计、材料和施工3个方面提出了道床板混凝土裂缝控制的技术措施,并在代表性工点开展了现场应用试验。观测结果表明,所采取的综合技术措施有效控制了道床板混凝土开裂,从而保证了无砟轨道的工程质量。