高速重载有砟轨道路基动变形特性的数值分析

运用ABAQUS有限元软件建立有砟轨道—路基系统三维动态有限元模型,分析高速和重载列车荷载作用下的路基空间动应力、路基面横纵向动变形和剪应变特性。基于现场条件,选择砟脚内30cm和砟脚处作为路肩横向和纵向的动变形分析参考点,研究动变形引起的路肩倾斜角度随列车速度、道砟厚度、表层厚度和表层模量变化的规律。结果表明,路肩横向和纵向倾斜角随车速增大而增大,随道砟厚度、基床表层厚度和表层模量的增大而减小,基床表层和底层的最大剪应变较为接近,最大剪应变与路肩最大倾角大致呈线性关系。     

动应力对支挡结构安全性影响的分析

本文从理论计算和模型试验两个方面来分析列车动应力对支挡结构的影响，分析结果表明：动应力对矮墙影响很大，建议在采用库伦理论对重力式挡土墙进行计算时，2～4m的矮墙，路基面以上荷载采用平均满铺形式：桩板墙、L型挡土墙等直墙背支挡结构，路基面以上荷载按弹性理论计算，稳定检算满足列车动应力的影响，桩板墙挡土板分级深度适当加大；高速铁路设置重力式路肩墙时，建议将墙顶放置路肩下1．0m左右，形式与非埋式路堤墙相同。     

漳泉铁路K56路肩挡墙病害原因分析及综合治理

介绍漳泉铁路K56路肩挡墙病害情况,对挡墙的外倾变形原因进行分析,采用通用极限平衡法进行边坡稳定数值分析,计算搜索出最不利的滑面(即破裂面);采用库仑理论计算作用于挡墙上的主动土压力,并对挡墙病害进行检算。通过经济适用性、施工优越性、对既有路基的影响等方面综合对比,确定采用既有路肩墙墙体注浆+肋柱整板式锚索墙加固方案,对既有路肩墙病害进行综合治理,有效地解决了在一些客观条件受限情况下既有路肩墙变形病害问题。     

高速铁路碎石土路基压实质量检测方法、标准的研究

在高速铁路设计中，路堤填筑压实不仅要考虑列车静荷载的影响，其高速行驶中产生的动荷载冲击力已经不容忽视。本文通过采用地基系数K30、动态变形模量Evv,孔隙率n三种不同检验方法对试验段碎石土路堤填筑压实质量进行检验，利用数理统计方法分析研究，以期提出高速铁路路基检测合理标准、方法。     

室内回弹模量E0对地基系数K30预估方法研究

为进一步优化路基填料选择，确保施工后铁路路基力学强度达到规范要求，通过路基现场每层填筑压实过程中同步检测地基系数K₃₀及相对应的压实系数、含水率建立K₃₀与压实系数、含水率的关系。取现场土样在相同压实系数、含水率条件下成型室内试件，然后通过室内试验测定其回弹模量，从而建立地基系数K₃₀与室内回弹模量的经验公式，并基于规范中现场路基填料标准提出室内控制指标。结果表明：含水率相同时，压实系数每增加1%,K₃₀增加12.3 MPa/m;压实系数一定时，含水率每增加1%,K₃₀减小18.6 MPa/m。室内回弹模量与现场地基系数K₃₀之间具有良好的线性相关关系，相关系数均高于0.95,压实系数每增加1%,室内回弹模量增加约12%,含水率增加1%,室内回弹模量减小约13.4%;以室内回弹模量53 MPa对应现场K₃₀为90 MPa/m,可作为填料选择的室内力学指标控制标准。     

重力式挡墙的选型及其布置探讨

研究目的:本文总结重力式挡墙在设计和施工中的不同形式,对比其特点,进行理论分析和计算,归纳出墙型的选择方法和布置原则,供设计、施工及标准图的编制参考.研究结论:对于普速铁路,当地面横坡陡峻或需要收坡时,首选衡重式路肩墙,其次可选择凸形折线墙型;对于路堤和路堑墙以及高速铁路上的重力式墙,宜采用仰斜式.在设计和施工中应根据高速和普速铁路的不同、是否浸水、占地是否受限等因素,决定墙型的选择和布置方式.     

时速350 km高速铁路有砟轨道路基基床结构设计研究

为完善高速铁路时速350 km有砟轨道路基基床结构设计方法,从列车轴载作用模式、路基面动力影响系数、路基动应力及动变形计算方法等方面着手,分析现行设计方法的不合理之处,并针对性的建立基于填料变形状态控制的基床结构设计方法,主要结论为:(1)参考高铁实车测试数据,建立考虑动车组转向架车轴动力叠加效应的高速铁路有砟轨道路基...     

高速铁路路基动力响应特性

结合高速铁路路基基床动力响应现场实测与有限元计算,分析了无砟轨道路基动应力、动变形和振动加速度的幅值特征及变化规律,揭示了列车荷载作用下基床内应力、应变的分布规律。研究结果表明:轨道路基基床动应力范围为11~16 k Pa,随车速变化不明显,随轴重增大而增加,每1 t轴重产生动应力约为1.02 k Pa;无砟轨道路基基床表面动应力分布范围较大且相对均匀,动应力随深度衰减较缓慢;无砟轨道路基动变形较小,随着路基刚度的增大动变形减小且分布较均匀,路基对线路整体刚度影响不大;无砟轨道路基振动加速度一般不大于10 m/s2,振动主频100~500 Hz。     

高速铁路悬臂U形路基结构型式优化分析

为解决高速铁路悬臂U形路基结构型式优化问题，确定更为合理、可靠的悬臂U形路基结构型式，采用结构力学分析和弹性地基梁理论，开展趾板长度、侧壁板高度、倾角及截面形式等因素对悬臂U形路基承载性能影响规律分析，提出关键性控制指标的确定方法，为悬臂U形路基结构优化设计和工程应用推广奠定基础。分析结果表明：相较于传统放坡式路基，悬臂U形路基占地面积减小约60%,尤其适用于场地狭小、征地相对困难地段；墙趾长度是影响悬臂U形路基底板内力和变形的关键性指标，优化设计中的墙趾板长度应使底板同悬挑路肩等宽；侧壁板角度同槽内填土土压力大小和分布直接相关，设计中宜采用内表面直立、外表面倾斜、高度不超过6 m的变截面侧壁板。     

季节性冻土区扩能改造铁路路堤动力性能测试分析

对长春—白城—乌兰浩特铁路扩能改造工程路堤进行实车运行测试,研究CRH2C-2068综合检测列车在速度等级分别为140,160,170,176 km/h运行条件下季节性冻土区铁路路堤表面动荷载、动变形和振动特性的变化规律,以确定路堤是否满足相应标准要求。测试结果表明:路堤K14+973和路堤K62+119基床表面动荷载最大值分别为32,29 kPa,动变形最大值分别为0. 54,0. 30 mm,振动加速度最大值分别为1. 0,1. 2 m/s~2;路堤动力性能满足动车组以160 km/h及以下速度运行时的相关标准要求。     

提速列车通过时既有线非改建路基的适应性研究

研究目的:通过连续物探检测及系统的静态原位测试,获得路基土的物理力学性质指标,对测试段路基进行全面质量评价;通过列车动载试验,测试不同状态时路基动力响应,对既有路基适应性进行评价,为既有线提速提供技术支持. 研究结论:实车动测表明,120 km/h货车通过时,路基的动应力、动变形与目前运营列车相当;200 km/h动车组通过时,路基的动应力平均约为目前运营列车的1/2,动变形平均约为目前运营列车的1/3.通过试验结果分析,得出了提速路基的主要控制因素,并对提速路基技术条件提出建议;提速路基处理的重点是原有路基存在的问题和薄弱环节.     

基于耗散能的高速铁路路基填料动力安定临界阈值研究

科学评估高速铁路路基服役安定特性是保障复杂环境下路基百年服役期的耐久稳定的重要理论手段。对典型高速铁路路基粗粒土填料开展长期循环加载动三轴试验,揭示了不同围压、动载幅值等因素对填料变形发展规律的影响,基于A塑性安定、B塑形蠕变、C增量破坏3类安定状态分析了长期变形收敛趋势以及耗散能变化规律。构建了单位体积耗散能与安定状态的关联,提出了基于等效单位体积耗散能的安定临界状态判别标准和动应力、动应变阈值确定方法。本文研究的典型填料,引起高铁路基填料由稳定的安定状态向不稳定的增量破坏状态的临界动应变所处范围为0.8×10^-3～1.3×10^-3。研究结果可对涉及列车动载长期作用下的高速铁路路基安定性分析和长期稳定性评估提供理论参考。     

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。     

高速铁路路基黄土填料改良后的工程特性研究

以高速铁路路基黄土填料为研究对象,制备不同水泥掺量的黄土填料试样及重塑黄土试样进行动力性质试验,并对水泥改良黄土试验路堤的稳定性进行了评价。结果表明:抗振陷能力最强时试样的水泥掺量为6%~7%,且该掺量的水泥改良黄土经1 500次振动后动弹性模量趋于稳定,阻尼比的增长幅度很小也趋于稳定;当压实系数、地基系数、动态变形模量等均满足规范要求时,水泥掺量6%~7%的改良黄土路堤在施工期及工后的沉降变形均能满足设计要求。     

大粒径填料二次变形模量Ev2对比试验研究

通过对国内外标准进行研究,提出了承载板直径为40、60 cm的二次变形模量E_v2试验的试验方法。结合北京至上海高速铁路、北京至石家庄客运专线新建铁路路基施工现场的对比试验,对试验数据进行分析,得出承载板直径为30、40、60 cm的二次变形模量E_v2试验结果之间的相关关系,分析了填料最大粒径对试验结果的影响。     

高铁CRTS—Ⅰ型无砟轫道路基翻浆病害整治技术研究

以沪宁城际高速铁路试验段K233₊₄₈₅～K234₊₅₈₆无砟轨道路基翻浆病害整治实践为例,分析了病害产生的原因,针对存在病害情况研究整治方案,选择试验段进行试验研究,并对其进行动静态效果验证,证实CRTS-Ⅰ型无砟轨道混凝土底座与基床顶面间翻浆空吊地段采用注浆、疏排、封堵的综合整治方案,对现阶段处理高速铁路路基翻浆病害具有可行性,且效果良好,其整治技术可以在国内高铁CRTS-Ⅰ型无砟轨道推广使用。     

墩台基坑开挖过程中列车动载对路堤的动变形分析

大量新建桥梁桥墩基坑工程位于铁路路基保护范围以内,使得铁路不可避免地受到基坑开挖的影响,既有铁路的列车动载加剧这种不良影响。在基坑开挖过程中,为了确保邻近铁路的安全,以孙渡特大桥上跨丰洛铁路桥墩施工为背景,通过建立三维有限元数值模型,分析在客车和货车不同速度下邻近既有线的基坑开挖过程中路堤的动变形规律:随着基坑不断向下开挖,路基中心处的竖向动位移和水平向动位移均增大,且水平动位移增长率大于竖向动位移增长率。60 km/h客车和40 km/h货车动荷载下路基中心的竖向最大动位移分别为3.32 mm和3.42 mm,其他情况均大于3.5 mm。最后基于铁路路基动变形3.5 mm的控制标准,提出在基坑开挖过程中客车限速60 km/h和货车限速40 km/h的控制措施可行。     

高速铁路中低压缩性土路基工后沉降计算方法研究

控制高速铁路工后沉降是保证高速列车安全运营的关键。为解决目前路基工后沉降计算不准确的问题，从3个方面入手，建立适宜于高铁中低压缩性土路基工后沉降的计算方法。首先，利用基于变形时间效应的压缩层厚确定方法，提高了中低压缩性土压缩层厚度的计算精度；其次，基于众多高铁中低压缩性土路基实测数据，提出适应于高铁路基柔性荷载的中低压缩性土路基总沉降修正系数ψ_s,以及施工期沉降完成比例η。在此基础上，通过对比3个不同实际工点的工后沉降实测数据和计算结果表明，针对中低压缩性土路基工后沉降计算方法更符合工程实际，可为高铁中低压缩性土地基处理及路基铺轨提供依据。     

400km·h^-1高速铁路无砟轨道基床结构及关键参数研究

为掌握列车荷载作用下路基应力概率分布特征,进行基于我国高速铁路无砟轨道不平顺谱条件下的车辆-线路耦合动力学计算;以路基累积变形效应区不超过基床范围为原则,分析基床厚度与基床以下路基性质的相互关系;结合模型试验获得的填料累积变形状态阈值,基于强度、变形、应变控制准则,进行400km·h^-1行车条件下的无砟轨道基床结构及关键参数研究。结果表明:路基面承受的列车荷载随轨面平顺性呈明显的随机变化特征,动力影响系数服从正态分布,轨道极端不平顺引起的最大动力影响系数为2.146,平均轨道谱下的常遇动力影响系数为1.491;路基累积变形效应区范围随填料强度降低而扩大,基床厚度为2.7m时,由低塑性土填筑的基床以下路基K30应大于等于100MPa·m^-1;以调控累积变形处于快速收敛状态为目标,提出基床表层采用0.7~0.3m厚级配碎石进行强化处理,K30大于等于190 MPa·m^-1,底层选用A,B组填料,相应K30控制值为130~150MPa·m^-1。     

湿化作用下重载铁路改良膨胀土动力响应与累积变形试验研究

以蒙华重载铁路改良膨胀土路基试验段为依托，针对水泥改良土路堤、石灰改良土路堑两种形式路基开展不同轴重、不同干湿状态下现场激振试验，分析动应力、动加速度分布特征及振动累积变形发展规律；通过室内动三轴开展素膨胀土、水泥改良土、石灰改良土分别在4个不同含水率和4种不同应力水平下动力湿化变形试验，研究湿化幅度、动应力幅值对膨胀土及改良土累积应变特性的影响规律。研究结果表明，动应力和动加速在基床底部衰减率可达80%,且路基刚度越大，动应力、加速度沿路基深度衰减越快；同一深度下动力响应浸水状态大于干燥状态，且轴重越大，影响更为显著，湿化作用显著削弱路基对动应力与动加速度的衰减能力，水泥改良土抗浸水能力相对石灰改良土更强；路基面累积变形在浸水后随轴重和振动次数增加而增加，且在相同振次情况下，素膨胀土及其改良土累积应变均在湿化幅度超过2%后急剧增加，且动应力越大，应变增长速率越快，改良土累积变形速度仅为素膨胀土的1/8～1/5,石灰与水泥改良后均可有效抑制膨胀土的湿化变形；基于动三轴试验数据，建立累积应变的预估模型，得出素膨胀土及改良土模型参数与湿化幅度之间的经验关系。