不同类型无砟轨道路基动力响应研究

针对京沪高速铁路采用的CRTS Ⅰ型板式、CRTSⅡ型板式、双块式3种无砟轨道,采用有限单元法软件ANSYS建立有限元模型,计算3种无砟轨道路基的动力响应,并进行对比分析.结果表明:在0～1m深度范围内,双块式无砟轨道路基竖向动应力幅值明显小于板式无砟轨道;3种无砟轨道路基竖向动位移幅值仅在0～1m深度范围内有较大差别...     

高速铁路有砟轨道路基设计荷载分析

结合现有的路基面动应力分布形式,对路基面动应力影响范围、动应力幅值以及动应力沿深度分布规律进行分析探讨,研究结果表明:高速铁路有砟轨道几何条件下,路基面动应力的一次加卸载过程由单个轴载完成。纵向三角形和横向均匀的简化分布模式下,影响距离分别为3.1 m和3.0 m;基于力学平衡条件并考虑综合动力影响以及动应力横向不均匀分布影响,得到了路基面动应力幅值计算公式;基于确定的荷载分布模式并进行动应力横向不均匀分布影响修正计算得到动应力沿深度分布规律,与实测结果吻合较好。     

路基冻胀区双块式无砟轨道动力特性研究

纵连式无砟轨道在路基冻胀区域极易产生轨道结构断裂破坏及结构层离缝等病害。为研究纵连式无砟轨道在路基冻胀状态下的损伤机理,文章建立车辆-轨道-路基冻胀一体化动力学分析模型,对路基冻胀状态下轮轨动力响应特征、轨道结构动力响应特征及影响因素进行分析。结果表明:路基冻胀波长为10 m时,双块式无砟轨道各动力特征达到最大值;冻胀波长大于20 m时,各动力特征逐渐趋于稳定;列车荷载在层间离缝位置处使得轨道结构反弯,轨道结构层顶部纵向拉应力增大;20 m以下冻胀波时,拉应力超过或接近设计强度值;无砟轨道各动力响应特征最大值随冻胀幅值的增加显著增大,季冻区施工及运营期间应控制冻胀幅值增加。     

运营高速铁路路基无砟轨道抬升注浆材料性能研究

为保证运营线高速铁路路基段沉降无砟轨道抬升用高聚物注浆材料的性能满足工程要求,并确保其不会对环境造成污染,通过系统的疲劳性、耐久性以及浸水后有害离子测试试验对无砟轨道抬升用高聚物注浆材料的抗疲劳性能、耐化学侵蚀、耐老化性等耐久性能和环保性能开展系统研究,并进行工程应用效果验证。研究结果表明:高聚物注浆材料在疲劳荷载作用下残余变形小,具有良好的尺寸稳定性;耐化学侵蚀性和耐老化性优良,强度保持率70%以上,环保性能好,高聚物注浆材料长期埋入地下时不会对环境造成影响;工程实体取样验证表明高聚物注浆材料耐久性能与环保性能均满足设计要求,有效保持了抬升后无砟轨道结构的稳定性。     

CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基动力响应现场试验研究

为研究运营多年后高速铁路无砟轨道路基振动特性,对沪宁城际高铁路基段进行了现场实车测试。结果表明：板端位置,无砟轨道路基各结构层振动加速度值沿垂向快速衰减,呈指数趋势;板中位置,无砟轨道路基各结构层振动加速度值沿垂向平缓衰减,呈大致线性趋势。路基面和路肩处振动加速度值在板端、板中位置均较为接近;板端特殊位置主要对轨道板和底座板的振动响应有放大效应,且列车速度对板端振动加速度的放大效应最为显著。无砟轨道路基结构中轨道板、底座板振动位移随列车运营速度的变化大致呈线性关系,而路基封闭层和路肩位置振动位移随车速提高变化趋势不明显,与京津、武广、郑西等高铁路基内侧所测动位移分布规律一致。     

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型与验证

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力响应是高速铁路设计、施工和运维普遍关注的问题。为了较好地掌握高速列车荷载作用下的无砟轨道、路基以及地基各结构的动力响应,采用实体单元对无砟轨道结构、路基和地基进行建模,考虑扣件系统的5层垫片和弹条,以超弹性材料本构关系模拟橡胶垫片的大变形行为,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟无限地基,以静动力顺序分析模拟路基和轨道的建造过程,以实测轮轨力模拟列车高速运行时产生的激励,构建高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型,采用实测数据,从动位移、动应力和动应变三方面对模型进行验证。研究结果表明,所建模型间接地考虑了空气和轨道不平顺对高速运行列车荷载的影响,考虑了扣件系统多层垫片间接触压力的传递和扩散,能很好地模拟列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基系统的动力响应,与实测结果吻合很好。高速列车荷载作用下基床表层的动应力小于20 kPa,动应变处于10με量级,表明路基处于小应变和弹性变形状态。该模型可用于深入研究高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力学行为,为高速铁路无砟轨道结构及路基设计、优化提供一种有效的计算分析手段。     

高速铁路无砟轨道监测技术

总结我国高速铁路无砟轨道结构形式,分析运营过程中可能存在无砟轨道上拱、梁端凸台或底座开裂、扣件失效、砂浆层离缝、轨道结构开裂、线下基础沉降等问题,提出采用电阻应变片式、振弦式、光纤光栅、电涡流非接触式、无线传输、远程监控、预警机制等测试和监控方法以及道岔区板式无砟轨道综合监测、桥上42号道岔区及临时端刺区受力和变形监测、隧道内CRTS I型减振型板式无砟轨道减振测试、CRTSⅡ型板式无砟轨道温度及变形监测等应用实例。并探讨采用高清摄像头图像识别、利用红外热成像、利用光纤的振动和声学传感等新技术在无砟轨道安全监控中应用。     

无砟轨道路基过渡段水泥稳定碎石物理力学性质试验初探

对遂渝线无砟轨道综合试验段所采用的水泥稳定碎石进行了一系列室内土工试验,以试验获得的相关数据为基础,对其物理力学性质进行了初步分析.研究成果对我国高速铁路路基及过渡段填料的选择和应用有一定参考价值.     

高速铁路板式无砟轨道-路基结构动力特性研究

针对列车走行的实际情况,将板式无砟轨道-路基作为参振子结构纳入车辆计算模型,建立包含车辆、钢轨、板式轨道和路基为一体的二系垂向耦合动力分析模型,分析列车速度对车辆运行品质、系统动位移以及动应力的影响。结果表明:车体加速度、动轮载和轮重减载率均随车速的提高而增大,呈线性分布,当列车高速通过无砟轨道-路基结构时,列车运行的安全性和舒适度指标都能满足要求;系统动位移受速度影响较小;轨道板易发生疲劳破坏,需采用双层、双向配筋;路基面动应力随速度的提高而增大,但数值比有砟轨道的小;路基动应力沿路基深度方向衰减较慢,在基床表面下3 m处,动应力只有基面的25%左右;无砟轨道的基床加速度远小于有砟轨道的加速度值,表明无砟轨道结构可以有效地改善列车荷载对路基基床的振动作用。     

高速铁路无砟轨道嵌缝施工技术

铁路无砟轨道嵌缝施工质量对无砟道床的耐久性和安全性影响很大,目前受技术水平、施工组织管理等方面的制约,施工质量有待进一步提高。在我国高速铁路嵌缝施工现状调查分析的基础上,对比分析了嵌缝材料性能,总结了嵌缝施工技术和质量控制要点。     

高速铁路运营线无砟轨道地段插入道岔技术研究

随着我国高速铁路网建设的不断深入和完善,大量新建线路需要引入既有车站或枢纽,我国高速铁路建设运营线无砟轨道地段插入道岔的功能需求日显迫切,已成为制约我国高速铁路建设的关键技术难题。结合某新建高速铁路引入既有高铁站的接轨方案,提出拆除既有无砟轨道、新铺无砟道岔技术方案,通过设置安全隔离板墙,封锁一线施工,相邻正线单线行车,采用新材料、新工艺、新技术等系列措施,可确保施工安全和缩短工期,减少对运营的影响。该方案解决了高铁车站或枢纽无砟轨道接轨的技术难题,实现新建高速铁路线路与既有枢纽的成功引入。     

无砟轨道长枕埋入式高速道岔施工技术

无砟轨道长枕埋入式高速道岔施工,技术标准要求高,需采用新的施工工艺,通过组装、初调、精调固定、混凝土浇筑、轨道精调等工序完成铺设,故掌握其施工技术及工艺尤为重要。此文以沪杭客运专线海宁西站无砟道岔铺设为例,根据高速道岔铺设和使用特点及主要技术标准,就铺设流程和工艺进行详细论述,可为今后客运专线高速道岔铺设积累经验及借鉴。     

不均匀沉降对无砟轨道路基动力特性的影响

为探讨不均匀沉降对高速铁路无砟轨道路基动力特性的影响,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道-路基系统的三维动力有限元模型,计算并对比分析有病害和无病害条件下路基的竖向动应力、动位移及振动加速度在空间上的分布规律,结果表明路基不均匀沉降导致无砟轨道路基的动力响应幅值及其空间分布规律发生明显的改变,且主要集中在支承层宽度范围、路基面以下0~1.5m深度内。由不均匀沉降引起路基动应力幅值可达100kPa,为无病害路基的3倍以上,动加速度幅值为无病害路基的2倍以上,在列车循环荷载作用下沉降区域将加速扩大,对路基产生非常不利的影响。     

无砟轨道-路基结构相似模拟试验研究

基于量纲分析法,设计模型与原型比例为1:4的无砟轨道-路基变形相似模拟试验平台,采用中砂、细砂模拟路基材料,掺膨润土砂浆模拟无砟轨道混凝土材料。通过底部节段变形板的设置实现不同路基变形波长的模拟,通过竖向调整装置实现沉降、上拱等不同路基变形量的模拟。依据上述方法搭建的试验平台实测的变形曲线与仿真分析所得的计算曲线能够较好地重合。试验表明,波长较短时,沉降传递至上层时峰值衰减越明显,波长越长时,沉降峰值衰减越小。     

各类无砟轨道的特点及经济性分析

随着国民经济的发展,高速铁路建设迎来了无砟轨道时代。此文在介绍无砟轨道类型的基础上,阐述几种类型无砟轨道的技术特点。并结合路基、桥梁、隧道地段对几种无砟轨道进行技术经济性分析与比较。根据各种类型无砟轨道的工程数量,计算出路基、桥梁、队道地段工程造价指标,及各类费用所占的比例。同时提出无砟轨道选型应注意的问题。     

广深港高速铁路狮子洋隧道减振无砟轨道对周边软土地层影响分析

为防止高速列车振动引起广深港高铁狮子洋大断面盾构水底隧道软土地层液化风险,轨道结构采用减振板式无砟轨道。为考察减振措施效果,分别建立列车-轨道模型、隧道-地层有限元模型,分析列车荷载作用下隧道结构及周围土层动力响应及分布规律,对比分析减振和非减振两种工况下地层动剪应力和加速度,结果表明,采取减振措施可有效降低软土地层液化风险,提高安全储备,达到了预期的目标。研究成果对隧道穿越软土地层设计具有指导意义。     

无砟轨道道岔板钻孔施工技术研究

高速铁路无砟轨道道岔板制造平整度要求高,采用机械化和标准化作业预制,采用数控机床精确加工钻孔胎具定位,采用高精度仪器测量和数字软件处理,来保证道岔板的钻孔精度.此文针对路基和桥梁上使用的2种道岔板及在钻孔和装配上的不同,分别阐述道岔板的翻板、道岔板与钻孔胎具的定位、钻孔、道岔板孔位测量、道岔板高强螺栓的装配、植入预埋套筒等施工技术与工艺.并提出道岔板钻孔需要注意的有关问题.     

某高速铁路隧道无砟轨道上拱处治技术

高速铁路隧道内多铺设无砟轨道,隧道基底受水压影响大,造成的轨道上拱,具有突发、后果严重、整治困难等特性。为更好地研究并解决隧道轨道上拱现象,结合典型轨道上拱案例,通过现场调查、钻孔查验及数值模拟计算等多种方法相结合,系统分析产生原因,得到水压力作用是导致轨道上拱的最大原因。针对现场实际研究情况,提出隧底抗拔锚杆注浆锚固+轨道板钻孔植筋加固的综合整治方案,并提出预防性技术,为类似工程病害处置提供参考。     

有砟轨道与无砟轨道动刚度特性差异研究

轨道动刚度是不同激振频率的荷载作用下,轨道抵抗变形的能力,由于有砟轨道与无砟轨道两种轨道的组成差异造成两者间存在较大动刚度差异。随着行车速度的提高、中高频段激振荷载的增加,有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异逐渐增大,这对于行车平顺性与结构耐久性会造成较大影响,但目前缺乏轨道动刚度的相关研究。为研究有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异,根据两种轨道的结构特点,建立相应的ANSYS有限元模型,通过对比分析,得出两种轨道的轨道动刚度在中低频段存在较大差异,轨下动刚度在全频段存在较大差异。为保证有砟-无砟轨道过渡段的行车平稳性与结构耐久性,需要考虑两种轨道间的动刚度过渡设计。此外,轨道动刚度特性分析可以指导高速铁路高低不平顺控制,从而保证行车平顺性。     

高速铁路无砟轨道拨轨换板技术

结合高速铁路天窗特点,通过方案比选分析拨轨更换无砟轨道板方案的可行性和优越性.为研究拨轨更换轨道板方案中钢轨的受力特性,建立有限元模型,计算分析扣件松开长度、施工作业温度和线路曲线半径对钢轨内部Mises等效应力的影响.结果表明,在扣件松开长度大于70 m的情况下,一般作业温度及曲线区段均具备开展拨轨更换轨道板作业的条件.利用轨道板更换一体化装备在试验线开展拨轨更换无砟轨道板施工,结果表明:装备性能可靠,作业衔接流畅,时间可控;施工过程中钢轨应力状态安全;拨轨更换轨道板能更好地满足高速铁路天窗内更换轨道板的需求.