无砟道岔结构横移影响分析及病害整治

无砟道岔结构横移是高速铁路轨道出现的典型病害之一,导致了多处列车限速运行。本文以客运专线18号可动心轨道岔为例,运用多体动力学软件建立车辆-道岔耦合动力学模型,分析了无砟道岔结构横移量对车辆动力特性的影响,并对横移病害整治方法进行了研究。结果表明:无砟道岔结构横移会产生方向不平顺,导致轮轨横向力、脱轨系数及车体横向振动加速度大幅增加;直、逆向过岔时,辙叉区横移对车辆动力特性的影响大于转辙器部分,而转辙器部分横移会持续影响车体通过辙叉区的横向加速度;采用抬升推移法对岔区无砟轨道结构进行调整时,底座板与基床表层之间的黏结力对顶推力的影响大于轨道结构刚度。     

双块式无砟轨道机械抬升方案设计及注浆加固效果研究

由路基沉降引起的无砟轨道上部结构过量下沉会严重影响高速铁路线路平顺性,进而降低线路运营安全性及行车舒适性,由于天窗期时间短,选择高效的抬升处置措施是当下高铁运营维护的重难点之一。基于双块式无砟轨道结构安全,通过ABAQUS内嵌的混凝土塑性损伤模型子程序建立无砟轨道有限元模型,进行无砟轨道机械抬升模拟,并与室内实验、现场作业等手段结合,提出一套适用于双块式无砟轨道过量沉降的机械抬升及注浆加固快速修复方法,现场验证其整治效果。结果表明：双块式无砟轨道在支承层底部机械抬升时,抬升点布置间距宜为1 m;抬升时需在千斤顶与路肩接触位置放置30 cm×30 cm的钢垫板,以保证千斤顶与路肩接触位置的地基承载力满足规范要求;单块轨道板单次抬升限值为4 mm,基于此,提出一种新的机械抬升方法：分步抬升法。室内实验表明：采用聚合物改性水泥砂浆作为注浆加固充填材料满足现场施工及长期服役要求;现场抬升及监测结果表明,抬升方案设计合理,线路平顺性恢复良好。研究成果可为类似工程提供参考。     

高聚物注浆抬升技术在无砟轨道沉降整治中的应用

高速铁路无砟轨道开通运营后出现的路基沉降超标问题,直接影响线路的平顺性。通过对无砟轨道路基沉降整治思路分析,确定了注浆抬升的整治方案。介绍了高聚物注浆的抬升机理、机具配备、施工工艺流程、关键施工要点。工程实践表明,高聚物注浆抬升技术能够实现运营高速铁路无砟轨道结构的精确抬升,恢复沉降地段线路平顺性。     

兰新客专无砟轨道结构纠偏技术研究

客运专线运营后,由于列车的动荷载和路基的不均匀沉降,无砟轨道线路常出现严重超限不平顺,严重威胁列车的运行安全。针对兰新客专无砟轨道黄土路基沉降引起的中线偏移,提出一种通过采用液压千斤顶群及钢构件对偏移段无砟轨道结构进行顶推纠偏,恢复线路平顺性的施工方法,探讨了整个施工程序和质量控制措施。     

无砟轨道结构抬升用高聚物注浆材料剪切黏结性能研究

为了研究高聚物注浆抬升后无砟轨道结构的稳定性,通过无砟轨道结构实尺模型抬升试验,揭示了高聚物注浆材料的扩展形态及固结体的密度分布规律,并模拟高聚物注浆材料与支承层混凝土的黏结,研究了高聚物注浆材料固结体的剪切黏结性能及压缩性能。结果表明,高聚物注浆材料在无砟轨道下方呈椭圆形扩展,与支承层混凝土形成良好黏结,距抬升孔越近固结体密度越高;随着固结体密度的增加,固结体的压缩强度及剪切黏结强度均逐渐增加,固结体的弹性模量和剪切黏结模量略有增大;固结体的压缩和剪切黏结强度明显高于级配碎石,但弹性模量和剪切黏结模量与级配碎石相当,这确保了服役中高聚物注浆材料固结体能够与级配碎石同步变形、协同受力,保证了抬升后无砟轨道结构的稳定性。     

高速铁路沉降无砟轨道结构注浆整体抬升修复关键技术

我国部分无砟轨道线路地基、路基的工后沉降量较大,超过扣件的可调整范围,导致线路平顺性无法修复,列车不得不限速行驶。针对这一难题,通过大量的室内缩尺试验、现场实尺模拟对沉降无砟轨道结构注浆抬升用材料、装备和工艺等进行了系统研究。首次在实尺模型的基础上,结合破坏检查试验,对抬升实施效果进行了全面验证,并结合工程实践,形成了无砟轨道结构整体注浆抬升成套技术。该技术采用在级配碎石层注浆的方式,利用注浆压力及注浆材料膨胀力实现轨道结构的平稳抬升,能在不影响线路正常运营的情况下,利用天窗时间对无砟轨道结构进行整体抬升,恢复沉降地段的线路平顺性及扣件系统可调整量。与传统水泥基注浆技术相比,本技术具有施工设备小型轻便、物流简单、组织灵活、精度可控、次生病害少等显著优点。本文从抬升原理、注浆材料、设备工装、施工工艺、技术特点及其现场应用等方面对沉降无砟轨道结构整体注浆抬升关键技术进行了系统介绍,可为我国无砟轨道沉降病害修复与整治提供借鉴。     

桥上纵连岔区无砟轨道受力及变形规律研究

研究目的:目前CRTSⅡ型板式无砟轨道在我国已建成的高铁线路中铺设较多,铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道的线路,桥上岔区一般铺设纵连道岔,为了研究桥梁和纵连道岔之间的相互作用规律,文章以京沪高铁天津南站桥上纵连岔区为例,建立岔-桥-板-墩一体化计算模型,分析岔区轨道在底座刚度、桥梁与轨道间摩擦系数以及列车制动位置对无砟轨道各部分受力及道岔的影响。研究结论:通过分析得出以下结论:(1)温度力作用下,底座刚度增加时,墩顶纵向力、底座轴力及道岔可动部分位移增大;底座与桥梁间摩擦系数增大时,底座轴力及道岔可动部分变形减小;(2)制动力作用下,底座刚度和摩擦系数增加时,底座轴力增加,墩顶纵向力及道岔可动部分位移减小;(3)本文对岔桥相互作用规律的研究结论,对桥上纵连岔区无砟轨道结构工程设计具有一定的参考意义。     

高速铁路无砟轨道抬升纠偏新技术研究

高速铁路运营后,由于高速列车的反复作用和路基的不均匀沉降,常发生线路的严重超限不平顺,这种不平顺必须进行处理,否则将严重威胁列车的运行安全。针对高速铁路无砟轨道线路的超限不平顺现象,通过大量实验基地实验和计算分析,提出一种通过对无砟轨道抬升纠偏,然后灌浆,恢复线路平顺性的施工方法,探讨了整个施工程序和质量控制措施。     

翻浆状态下无砟轨道路基动力响应特征模型试验研究

高速铁路无砟轨道基床翻浆是一种特殊的路基新型病害,影响高速铁路运营的舒适性和安全性,为分析无砟轨道路基基床翻浆对路基动力响应特征的影响,开展无砟轨道-路基基床大比例模型试验。试验结果表明:基床翻浆状态时,在动荷载下底座板对基床表层产生瞬态碰撞,使得基床表层土动压力随动荷载加载次数的增大而逐渐增大,沿深度衰减速率变快;基床翻浆改变了基床表层与底座板之间的动力传递特性,竖向振动加速度比值增大了1. 95倍以上,动位移比值增大了4. 56倍以上,振动响应从底座板传递至基床表层衰减梯度增大;基床表层翻浆不断恶化,会降低基床表层对底座板的支承能力,致使无砟轨道-路基基床动力响应加剧。     

板式无砟道岔脱空受力性能分析与伤损等级划分

通过建立道岔区板式无砟轨道有限元模型,计算分析了不同脱空状态对道岔区无砟轨道结构变形与受力的影响规律。结果表明:脱空对钢轨和道岔板的垂向位移影响较底座板大,道岔板受脱空影响最大;板角脱空对轨道结构影响最小,板端横向全部脱空对轨道结构变形和受力最不利。基于静力分析结果,提出了板式道岔不同伤损形式的脱空维修级别和判别标准。     

无砟轨道路基基床翻浆注胶加固模型试验研究

为研究无砟轨道路基基床翻浆注胶加固方法,建立无砟轨道路基室内试验模型,分析无咋轨道路基在基床表层处于正常状态、浸水饱和状态和翻浆注胶加固后动力响应规律。试验结果表明:荷载加载50万次,与基床表层正常状态相比,基床表层处于浸水饱和状态时,基床表层动应力减少19.7%,底座板振动位移与振动加速度分别增大89.5%和75.3%。基床翻浆注胶加固后,与基床表层处于浸水饱和状态相比,基床表层动应力增大19.0%,底座板振动程度降低,底座板与基床表层振动比由9.4:1变为2:1;对比基床正常状态,基床表层动应力与底座板振动位移、振动加速度均略有减小。试验后揭开底座板,基床表层顶部翻浆区域级配碎石与注入胶体胶结形成复合体,填充了底座板与基床表层之间空隙。基床翻浆注胶加固后,恢复了对底座板的支承能力,底座板的异常振动得到改善。     

桥上无砟轨道结构形式对无缝道岔的影响分析

介绍桥上无缝道岔轨下基础“门”形筋混凝土道床、带限凸台道床板、底座纵连式道岔板5种无砟轨道结构。建立桥上3种无砟轨道结构的无缝道岔模型,提出计算参数,分析3种无砟轨道结构对桥上无缝道岔受力和变形影响,并进行计算。计算结果表明,桥上底座纵连式无砟轨道结构无缝道岔与桥梁的纵向相互作用力较小,是一种受力较为合理的结构形式。     

反压成型高聚物注浆材料膨胀特性及其固结体力学性能研究

为深入研究用于高速铁路无砟轨道结构沉降修复的高聚物注浆抬升技术,模拟无砟轨道结构抬升时的重力反压作用,研究反压成型高聚物注浆材料的膨胀特性及其固结体的力学性能,并利用扫描电子显微镜分析固结体的泡孔结构。结果表明:在反压成型条件下,高聚物注浆材料在起发时间以前(0~10s)的膨胀力基本为零,在起发至表干时间(10~20s)其膨胀力迅速增大,在表干时间之后(20s以后)其膨胀力基本趋于稳定;随着高聚物注浆量的增加,高聚物注浆材料的膨胀力增大、其固结体的密度增加、泡孔占有的体积减少、固结体的压缩强度和弹性模量呈线性增长;通过调整高聚物注浆材料的注入量,可以为不同约束阻力的无砟轨道结构提供足够的抬升力;服役中反压成型高聚物注浆材料固结体的受力处于弹性阶段,且固结体的弹性模量与基床表层级配碎石的弹性模量相当,可与级配碎石协同受力。     

曼谷轻轨道岔的设计

泰国曼谷苏瓦纳布米机场连接线路轨道工程主线全部为高架线,正线采用无砟轨道,线间距为4 m,列车运行速度为160 km/h。该线轨道按UIC标准设计,基本轨采用UIC60钢轨制造,尖轨采用UIC60B制造,轨距为1 435 mm。正线采用9、12号单开道岔,其中包括2组曲线渡线道岔。车辆段为有砟轨道,采用6号单开道岔。由于列车运行速度较高,并采用UIC标准,对道岔的设计提出了较高的要求。结合曼谷轻轨道岔的设计,介绍道岔的平面线型、结构设计、扣件系统、轨下基础等关键技术。     

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。     

高速铁路无砟轨道无缝线路车站咽喉区道岔连续梁结构形式的研究

研究目的:对高速铁路咽喉区由正线2股道变为站内6股道形成的多股道变化的道岔群进行研究,选择合理的桥梁结构以满足无缝道岔的布置要求。研究结论:通过对无砟轨道无缝线路车站咽喉区道岔连续梁结构形式研究,总结出道岔区桥梁结构形式选择的控制因素;为设计出能满足无砟轨道无缝道岔受力及变形要求的结构需重点解决如下问题:(1)确定无砟轨道无缝道岔对桥梁结构变形及梁缝位置的要求。(2)根据无砟轨道无缝道岔对桥梁结构梁缝处钢轨横向相对位移限值的要求,确定合理的梁跨横向布置。(3)根据确定的梁跨结构形式,建立无缝道岔-桥梁-墩台一体化力学模型,计算岔区轨道、梁体和下部结构的工作状态。(4)做梁部结构整体及局部分析。     

板式无砟轨道路基翻浆整治效果研究

基床翻浆引起无砟轨道路基不均匀沉降,降低线路平稳性,影响高速铁路行车安全,一般采用注胶工艺对其进行整治。为评价基床翻浆段板式无砟轨道路基注胶整治效果,在沪宁城际路基翻浆工点进行现场行车测试试验,基于动力学响应指标分析方法研究基床翻浆注胶前后无砟轨道路基振动特性。结果表明:基床翻浆导致底座板与基床表层接触状态劣化,并改变无砟轨道路基的支承条件及传力路径,使振动能量垂向传递在底座板-路基面结构层间衰减较多;注胶加固后,轨道板和底座板振动位移、振动加速度、振动速度值大幅减少。其中,底座板是受注胶加固影响较大的结构层,其振动减小较大,列车以速度280km/h通过时,动位移均值从0.31mm减至0.16mm,减少48.4%;振动加速度均值从3.44m/s2减至1.13m/s2,减少67.2%。以上数据表明注胶后路基与底座板接触状态明显改善,路基已恢复参振耗能功能和对无砟轨道的支承作用,且振动波垂向衰减速率变大,列车速度对无砟轨道路基振动特性影响变小,注胶整治效果良好。     

轨道板类型对无砟轨道桥上无缝道岔的影响研究

底座纵连无砟轨道桥上无缝道岔中轨道板类型有不同种类,其中轨道板纵连结构虽然能较好地传递纵向力,为无缝道岔提供稳定可靠的无砟轨道基础,但是由于在道岔区内轨道板的宽度是渐变的,在轨道板之间纵向连接时,较难保证所施加预应力的对称性,因而还可采用分块式轨道板结构.本文就分块式道岔板与纵连式轨道板在受到伸缩力和制动力作用的情况下对桥岔不同部位的影响进行比较,进而得出:在底座纵连无砟轨道桥上无缝道岔中,纵连式轨道板结构要优于分块式道岔板结构.     

高速铁路道岔区桥梁设计综述

综合桥上无缝线路和无缝道岔的技术特点,桥上铺设无缝道岔对高速铁路桥梁设计提出了更高的要求。针对高速铁路咽喉区和渡线道岔区特点,确定无砟轨道无缝道岔对桥梁结构变形及梁缝位置的要求,提出道岔区桥梁设计原则与技术要求,以及典型道岔区桥梁布置以及结构形式。高速铁路道岔区桥梁设计以道岔与桥梁相互作用理论为基础,充分考虑轨道作用力的影响,通过车-岔-桥耦合动力响应分析,确保高速列车运行的安全性、平稳性。     

基于钢垫梁的CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层修复技术研究

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象,进行承载能力静载试验和有限元数值分析,论证该技术方案的可行性。在钢垫梁临时支撑阶段,采用视频监控及动力学监测技术手段,实时监控线路状态,保障施工安全。应用实践表明:该技术能在天窗时间内完成CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损修复,有效改善线路高低不平顺,恢复无砟轨道结构稳定性。