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。     

高速铁路WJ-7、WJ-8型扣件减振性能试验研究

在同时使用WJ-7、WJ-8型扣件的高速铁路无砟轨道线路上,进行现场锤击试验和线路动态行车试验,获得2种扣件轨道跨中轨头、扣件上方轨头以及轨道板振动响应结果,评估2种扣件系统减振效果。力锤敲击试验结果表明WJ-8型扣件轨道垂向振动衰减量比WJ-7型扣件轨道高20 dB左右。高速列车通过时,WJ-8型扣件轨道对钢轨振动有更好的衰减,主要由于CRTSⅡ型板式轨道为纵连式,CRTSⅠ型板式轨道为弹性支承单元板式,结构差异较大。研究结果可为高速铁路轨道结构减振方式的优化、设计、研究提供参考。     

京哈线秦沈段无砟轨道改进型扣件设计研究

京哈线秦沈段沙河特大桥、狗河特大桥和双何特大桥无砟轨道原有WJ-2型扣件和Ⅱ型弹条弹性分开式扣件已应用约15年,总体使用状况良好,未出现零部件大量损坏现象,但据现场养护维修人员反映,还是存在弹条易脱落、钢轨左右位置调整困难、扣件无钢轨高低位置负调整功能、零部件不通用等问题。针对以上问题在原有扣件基础上开展设计研究,新设计的改进型扣件钢轨高低位置调整量在-4~+30 mm,单股钢轨左右位置调整量为±17 mm,提高了零部件的通用性,方便了钢轨位置的调整,增强了扣件整体结构稳定性。     

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。     

轨道电路在无砟轨道条件下传输特性的研究

无砟轨道内部钢筋网与钢轨电流之间的互感作用,改变了轨道电路一次参数,影响了谐振式轨道电路传输性能,实际使用长度明显缩短。改进无砟轨道电气参数是提高谐振式轨道电路传输性能的有效途径。试验表明,对各种类型的无砟轨道单元进行绝缘化处理,尽量减少或消除轨道板内部钢筋所形成的闭合回路,以及距轨底320mm以内可能存在的钢筋网闭合回路,可有效地改善无砟轨道的钢轨阻抗参数;改进无砟轨道扣件系统结构,降低水膜电阻对道床漏泄的影响,有效地改善无砟轨道的道床电阻参数,从而改善谐振式轨道电路的传输性能。     

控制无砟整体道床模板承轨台模精度

研究目的：在客运专线无砟整体道床模板的生产过程中，探讨其关键部件——承轨台模的精度控制。研究方法：分析影响承轨台模精度的各种因素，在制造、安装和调试时采取一系列有效的控制措施。研究结果：通过承轨台模、承轨台模安装平面、承轨台定位孔的精度控制以及安装时的调试，满足无砟整体道床模板承轨台模精度要求。研究结论：无砟整体道床模板承轨台模精度得到控制后，在无砟整体道床的打磨工序中，打磨量小，既能满足大批量模板的工期需要，也能降低打磨过程中刀具、电力等消耗，从而降低加工成本。     

钢桁梁明桥面板式无砟轨道用扣件研究

为满足钢桁梁明桥面板式无砟轨道用扣件弹性和轨距调整量的要求,研发了MQ-2型扣件。该扣件采用无挡肩、弹性分开式结构;轨下垫板静刚度设计值为（100±10）kN/mm,轨距调整量设计值为-8～+8 mm,钢轨调高量设计值为-4～+20 mm;通过更换不同类型的弹条、轨距块和轨下垫板,扣件可实现三种钢轨纵向阻力,以满足不同工况无缝线路设计需求。经室内试验,该扣件的轨下垫板静刚度、动静刚度比、疲劳后静刚度变化率均满足设计要求;扣件轨距变化量、组装静刚度变化率均满足规范要求;钢轨纵向阻力、预埋套管抗拔力、绝缘性能的测试值均满足设计要求。该扣件已在广州南沙港铁路跨洪奇沥水道特大桥上应用,该铁路自开通运营至今,已完成2.1万个标准集装箱运输,列车通过该桥时安全平稳,轨道几何形位良好,扣件结构稳定可靠。     

切割承轨台降低轨面标高技术研究

兰新客运专线路基上拱对CRTSⅠ型双块式无砟轨道产生不良影响。本文通过线下试验提出切除原有承轨台并在相邻双块式轨枕间道床板上安装新扣件以降低轨面标高的技术方案,开展道床板找平、承轨台切割、道床板套管植入等工艺试验及抗拔力试验,形成完整的施工工艺流程。试验结果表明,对于按照通用参考图设计参数的线路,轨面标高可降低35~40 mm,兰新客运专线可降低55~65 mm。钻孔孔径60 mm、深度15 cm时抗拔力满足设计要求。切割承轨台降低轨面标高技术适用于存在突变点的上拱工点,也可作为辅助技术配合其他施工工艺。     

带减振扣件的整体道床轨道横向稳定性分析

为分析列车制动力和温度荷载对小半径曲线上带减振扣件整体道床轨道横向力学特性的影响,为小半径曲线上无砟轨道设计提供理论依据。参考贵阳地铁1号线带减振扣件的整体道床结构形式,简化钢轨-桥梁-墩台垂向耦合力学模型,应用有限单元法,计算分析不同列车制动力和温度力对小半径曲线桥梁轨道结构横向力学特性的影响。计算分析结果表明：从无砟轨道稳定性角度出发,对于在有小半径曲线桥梁上的带减振扣件的承轨台整体道床轨道,建议当圆曲线半径为450 m时,扣件横向刚度要大于5×107 N/m;当扣件横向刚度为5×107 N/m时,圆曲线半径要大于450 m;当扣件横向刚度为1×108 N/m时,圆曲线半径要大于350 m。当圆曲线半径为450 m时,为减小制动力对曲线钢轨的影响,建议尽量减小曲线长度,缩小钢轨横向位移值。     

无砟轨道钢轨碎弯成因分析

对无砟轨道无缝线路钢轨碎弯成因进行了分析,认为钢轨纵向温度力、线路横向阻力和钢轨初始弯曲是影响轨条臌曲的主要因素.应用有限单元法建立了包括道床、扣件的钢轨碎弯分析模型,讨论了初始曲线线型及参数、升温幅度、轨道类型和线路阻力等对轨条碎弯幅值的影响.计算表明碎弯是无砟轨道无缝线路胀轨的表现,应严格控制初始弯曲和保证扣件横向阻力稳定,防止形成严重的轨条碎弯,影响行车安全.     

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。     

一款新型非对称轨道减振扣件的设计

介绍了一种钢轨内外侧结构非对称设计的新型轨道减振扣件.该扣件由承轨板、橡胶圈和底座三部份组成.其中,承轨板用于安装固定钢轨,底座通过锚固螺栓固定在道床上,橡胶圈将承轨板和底座通过粘接硫化成一个整体.该设计的显著特点是在轨道的横向采取非对称结构,以提高轨道的横向稳定性.对该扣件进行有限元分析计算及静刚度试验,结果表明,减振扣件的垂向刚度与横向刚度达到和谐的统一,既保证轨道安全又能提高扣件的减振性能.     

高速铁路无砟轨道曲线超高调整技术

高速铁路无砟轨道曲线超高一般设置在无砟道床结构中,一旦施工完成超高将无法调整。如果列车提速,欠超高将增大,进而影响列车舒适度并降低安全性。因此,研究无砟轨道超高可调技术具有重要意义。本文提出以WJ-8型扣件为基础的调超高技术方案,实现无砟轨道曲线超高调整。经室内试验,调整后扣件结构满足相应标准要求。在大西客运专线进行了实车试验和长期监测,结果表明无砟轨道调超高扣件满足高速动车组运行的安全性和稳定性要求。该技术为高速铁路无砟轨道曲线地段列车提速提供了技术储备,并节约了改造工程的费用。     

无砟轨道连续梁桥与道岔纵向相互作用规律的研究

建立了无砟轨道线桥墩一体化计算模型,用数值模拟法,以一组60 kg/m钢轨客运专线18号可动心轨道岔布置在连续梁上为例,通过两种类型("门"形筋混凝土道床、带限凸台的道床板)无砟轨道桥上无缝道岔与有砟轨道桥上无缝道岔基本轨温度附加力、基本轨伸缩位移的比较,表明:无砟轨道桥上无缝道岔温度附加力分布规律、钢轨位移分布规律与有砟轨道桥上无缝道岔相似,"门"形筋及带限位凸台无砟轨道桥上无缝道岔因道床阻力大,尖轨及心轨相对道岔板的伸缩位移要小;对于带限位凸台的无砟轨道结构计算结果表明:单个凸台的支座刚度＞250 kN/mm时,凸台支座胶垫的压缩量＜1 mm.道岔板不同温度变化幅度的计算结果表明,随着道岔板日温差增大,基本轨温度附加力、伸缩位移、翼轨末端间隔铁受力、直尖轨尖端相对道岔位移、转辙器道岔板受力、辙叉道岔板受力均随之减小,而心轨尖端相对道岔板位移、导曲线道岔板受力、连续梁固定墩受力则随之增大.     

无砟轨道小阻力扣件钢轨纵向阻力测试方法研究

无砟轨道小阻力扣件钢轨纵向阻力既是轨道结构设计的重要参数,也是相关技术标准中一项必要的基础数据,需要采取科学准确的方法加以测定。通过对常用扣件钢轨纵向阻力测试方法的系统分析,提出以恒定位移速率方式施加拉力荷载作为测试无砟轨道小阻力扣件钢轨纵向阻力的改进方法,并通过具有代表性的WJ-8型和W300-1型无砟轨道小阻力扣件的测试验证,为《高速铁路扣件系统试验方法第1部分:钢轨纵向阻力的测定》等技术标准的编制提供支撑。     

适应复杂山区高速铁路隧道变形的高承轨台双块式无砟轨道设计研究

为提高无砟轨道对下部基础变形的适应能力,以隧道内双块式无砟轨道结构为研究对象,提出高承轨台轨枕结构方案,采用打磨轨枕承轨台的方法降低轨道结构高度,以适应隧道底部的上拱变形.并基于有限元分析方法,建立隧道内高承轨台双块式无砟轨道有限元模型,探讨轨道结构的合理调整量以及静力学性能.结果表明:采用高承轨台双块式轨枕,可实现9...     

无砟轨道结构整体失稳可能性探讨

为了探讨无砟轨道结构整体失稳的可能性,结合已有无缝线路稳定性的研究成果和稳定性理论,分析说明相关参数的取值原则,利用结构屈曲分析理论,在通用有限元软件ANSYS中建立各种无砟轨道横向、垂向屈曲的简化模型,并对其进行了分析.分析结果表明,无砟道床的整体性强,一般情况下,不存在线路整体失稳的问题,但当温度力过大或扣件工作状态不良时,轨条在有初始弯曲等缺陷的区段可能会出现臌曲变形.由于受到无砟道床和扣件阻力增大的制约,这种臌曲不会发展到轨条失稳,而始终处于胀轨状态,形成钢轨碎弯.     

30t轴重重载铁路轨道刚度研究

重载铁路轨道的刚度由钢轨、支点间距和轨下支承刚度共同决定,合理的轨道刚度对延长轨道结构的使用寿命、减少现场养护维修工作量、提高线路的经济效益有着重要的实际意义。本文结合大秦线重载铁路扣件弹性垫层的使用情况,探讨了在30 t列车轴重作用下,不同钢轨类型及不同道床支承状态所对应的弹性垫层刚度范围。分析认为:30 t轴重重载铁路轨道宜使用68 kg/m钢轨或75 kg/m钢轨;对于新建重载有砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为120~160 kN/mm;对于既有有砟轨道重载改造线路弹性垫层刚度选取范围为100~140 kN/mm;对于刚性道床重载无砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为40~60 kN/mm。     

WJ-8型小阻力扣件轨下胶垫滑出纵向阻力试验研究

大跨桥梁端处的小阻力扣件轨下橡胶胶垫滑出现象较为普遍,为确定轨下胶垫滑出后扣件纵向阻力值及其变化规律,以客运专线无砟轨道常用的WJ-8扣件为例,开展不同轨下胶垫滑出量条件下的扣件纵向阻力试验,测试5种不同轨下胶垫滑出量时扣件纵向阻力—位移关系;采用最小二乘法对试验数据进行曲线拟合,得出5种不同轨下胶垫滑出量时扣件纵向阻力双线性表达式。研究结果表明:随着轨下胶垫滑出量的增加,扣件纵向阻力值减小,胶垫滑出量在60 mm以内时,扣件纵向阻力受胶垫滑出量影响明显,当胶垫滑出量大于60 mm后,扣件纵向阻力变化不大。     

铁路客运专线无碴轨道扣件探讨

研究目的研究无碴轨道扣件结构型式和关键技术,提出我国客运专线扣件技术发展思路和具体设计建议。研究方法结合遂渝铁路无碴轨道综合试验段扣件试验成果和我国客运专线线路和运营条件,总结分析国内外铁路无碴轨道扣件结构型式和技术特点。研究结果提出了无碴轨道宜优先采用带铁垫板的分开式、弹条有螺栓扣压钢轨和铁垫板、单层或双层弹性垫层、轨下基础不设挡肩扣件的建议。研究结论影响无碴轨道扣件设计的主要因素是合理刚度、绝缘性能和钢轨高低、轨距调整能力,可按节点静刚度25~50kN/mm,钢轨高低调整量不小于30mm,轨距调整量-10~ 10mm,道床电阻不小于3Ω·km进行扣件设计。同时在坚持自主创新的原则下,应积极引进Vossloh和Pandrol等扣件先进技术,促进我国铁路技术发展。