轨枕悬空条件下的列车-轨道系统竖向振动响应研究

针对道床作为散体结构本身具有弹、塑性,在列车荷载的反复作用下会发生沉降,沉降的不均匀导致轨枕悬空的情况,基于列车—轨道系统竖向振动分析方法,研究1根和几根轨枕悬空时列车—轨道系统的竖向动力响应。计算结果表明,当列车通过悬空轨枕时轮轨相互作用增大,其中轨枕的竖向位移及加速度增长最明显,且随着悬空轨枕的根数增加,动力响应增长越明显;即使毗邻轨枕的支承良好,也受到悬空轨枕的影响,轨枕位移及加速度增长显著;轨枕悬空会加速轨道结构的破坏,甚至危及行车安全。     

改进弹性支承块式无砟轨道力学性能研究

受列车振动与温差、风雨洗刷作用,弹性支承块式无砟轨道出现橡胶套靴老化离缝、轨枕破损及翻浆冒泥等病害。为加强结构界面黏结整体稳定性并降低破损劣化,提出采用“双层非线性减振扣件+预制短轨枕”进行弹性短轨枕结构原位换铺的道床改造方案,将道床减振改造为扣件减振并简述了轨道结构整治施工工艺。在此基础上,进行换铺前后轨道结构振动力学性能研究与受力特性分析,结合运营实际总结了整治效果。研究结果表明：采用预制短轨枕方案进行原位换铺的施工工艺为拆除破损弹性短轨枕、道床坑凿毛、安装新预制短轨枕及减振扣件、钻孔植筋、除尘灌浆等序列工序,可保证铺设精度,加快施工进度;采用具有枕下橡胶垫层的弹性短轨枕轨道结构其减振性能更为优良,但枕下弹性橡胶垫层易老化失效,应重点维护橡胶套靴与道床坑结合面黏结密封性,避免短轨枕-橡胶套靴-混凝土道床之间剥离而造成结构松动;改造后采用双层非线性减振扣件的轨道各结构垂向位移均有所减小,轨道结构线路形位更为优良,但道床板结构的垂向加速度增幅86.9%;改造后的轨道结构采用扣件减振整治方案可实施性强,轨道主要结构形位保持能力强,可有效解决弹性短轨枕轨道的相关病害问题。     

轨枕间距对钢轨波磨的影响

主要研究轨枕间距对钢轨波磨发展的影响。研究小半径曲线内轨的小矢跨比波磨。这些出现问题的曲线段属于西班牙毕尔巴鄂区域的地铁轨道,铺设着混凝土道床和两层STEDEF型支承垫层。当初始轨枕间距为1000mm时,仅有92万组轮对通过后所测得的波磨深度峰-峰值已经达到0.42mm。随后更换产生波磨的钢轨,比较列车通过时轨枕上方和轨间中部的内轨垂向、横向加速度。当轨枕间距为1000mm时,轨间中部出现频率为204和244Hz的强烈响应,在轨枕上方却未出现。在相邻轨枕中间铺设一个轨枕,使轨枕间距变为500mm,钢轨波磨停止发展。该结论是根据2年的观测结果得到的。     

复合轨枕有砟轨道温度 适应性试验研究

针对复合轨枕线膨胀系数较大的特点,在步入式高低温室内铺设复合轨枕有砟轨道实尺模型,对轨道施加温度荷载,研究其温度适应性。试验中测试了不同温度下的轨距、轨枕长度变化量、钢轨和轨枕的温度。研究结果表明:复合轨枕随温度变化热胀冷缩现象明显,进而引起轨距变化,环境温度变化10℃,复合轨枕有砟轨道轨距变化约0.78～0.81 mm。建议复合轨枕有砟轨道最好铺设在较恒温地区,如隧道内;若在高速铁路中铺设,复合轨枕年温差最大应不超过50℃,同时要注意控制铺枕温度。本文的研究可为复合轨枕的进一步推广提供技术指导。     

钢管混凝土双块式轨枕无砟轨道结构疲劳性能试验研究

新型钢管混凝土(CFT)双块式轨枕克服了桁架钢筋双块式轨枕存在的生产制造复杂、存放易锈蚀、运营阶段易开裂等问题,可广泛应用于高速铁路和城市轨道交通无砟轨道结构。为检验CFT双块式轨枕无砟轨道结构的疲劳性能,采用11根预制CFT双块式轨枕现浇制作足尺无砟轨道结构节段模型,开展橡胶隔振垫式减振轨道和现浇整体式轨道节段的疲劳试验,揭示其疲劳损伤特性,分析典型疲劳加载循环次数后静载作用下轨道结构应变和变形分布及其演化规律。研究结果表明：1.5倍静轴重的疲劳荷载累计作用500万次后,减振节段及整浇节段CFT双块式轨枕无砟轨道结构混凝土均未出现肉眼可见的裂缝,轨枕与现浇道床整体工作性能良好,疲劳性能满足规范要求;停机开展静载试验过程中轨道结构各测点混凝土横向应变值随荷载增大而近似线性增大,最大拉压应变值均远小于混凝土的极限应变值,工作状态良好;轨道整浇节段道床板中处于整体受拉的状态,可见设置层间连接钢筋实现了道床与底座的共同工作;疲劳试验过程中轨道结构测点竖向位移值总体随着静载的增大而逐渐增大,位移量级较小,满足规范要求,减振轨道节段竖向位移值及其变化率大于整浇轨道节段。研究结果可供类似研究及钢管...     

双块式轨枕吊装堆放受力分析

研究目的:双块式无砟轨道的轨枕为工厂预制的钢筋混凝土结构,因此轨枕吊装、堆放是双块式无砟轨道施工中不可避免的环节。当轨枕多层堆放时,下层轨枕的桁架钢筋要承受其本身和上层所有轨枕的自重。因此,应对双块式轨枕运输、吊装、施工中可能出现的临时荷载进行强度检算。研究结论:双块式轨枕的强度检算主要是对堆放状态下轨枕桁架腹筋受力进行分析,使轨枕的桁架钢筋保持正常工作状态。本文对双块式轨枕堆放层数,给出了限制条件以及施工维护指导意见。     

不同边界条件下道砟沉降及受力状态的离散元模拟研究

为研究边界条件对循环荷载作用下道砟的力学特性的影响,采用三维扫描技术生成真实形状的道砟颗粒,通过离散元方法模拟单轨枕道砟箱试验。引入侧向周期边界与底部文克勒弹性路基边界以更好地模拟道床的真实受力状态,并与刚性边界道砟箱模拟结果进行对比,探讨侧、竖向边界条件对道床沉降的影响。此外,从细观上分析各边界条件及组合下的道床受力状态,对比周期边界与刚性边界下侧边区域颗粒运动的趋势。研究结果表明：相较于刚性墙边界,周期边界与文克勒弹性路基边界下的道砟沉降量增大、道床弹性模量减小。不同于刚性边界的位移约束,周期边界侧边区域颗粒的位移增大,运动方向更分散,局部孔隙率减小,颗粒平均接触数增大,且平均侧向接触力减少了约41%,表明侧向周期边界处道砟颗粒存在咬合作用且运动方向不受限。在刚性墙模型中引入底部文克勒路基边界后,平均侧向接触力增加了19%,但分布范围没有发生明显变化。针对单轨枕试验的边界条件,考虑侧、竖向边界条件可以更好地模拟道砟的真实受力状态。     

枕下支撑刚度对轨枕性能影响分析

城市轨道交通线路通车运营后碎石道床发生不均匀沉降,枕下支撑刚度发生变化,导致轨枕病害的产生,无法有效保持轨道形位和纵横向阻力,需要深入研究轨枕下支撑刚度对其性能的影响,以便更好地治理轨枕病害问题。采用不同枕下支撑刚度对轨枕的支撑作用模拟碎石道床不均匀沉降,建立有限元模型进行受力计算,分析不同支撑刚度对轨枕变形及弯矩等性能的影响。结果表明,轨枕跨中支撑刚度越大,轨枕变形和受力越小,但轨枕跨中弯矩相应增大;轨枕跨中支撑刚度变小时,轨枕变形增加。由此可见,轨枕跨中若出现道砟缺失,引起轨枕空吊,枕下支撑刚度减小,则轨枕处将产生较大变形,相邻的轨枕也将承受较大的荷载,严重时造成轨枕失效。     

市域铁路梯形轨枕减振垫刚度合理取值研究

梯形轨枕轨道作为一种减振轨道,已经被广泛应用到轨道交通中。但是对160 km/h速度以上的梯形轨枕减振垫荷载范围的确定和刚度值的选取缺少深入研究,其不同刚度对减振效果的影响并不清晰。首先通过建立梯形轨枕有限元模型确定梯形轨枕减振垫荷载范围,然后建立车辆-轨道耦合动力学空间模型和轨道-隧道-土体有限元模型,探究160 km/h速度下,梯形轨枕减振垫低频割线刚度和第三预压固有频率处切线刚度对振动响应的影响。仿真结果表明：梯形轨枕减振垫割线刚度在12～22 kN/mm时,减振垫荷载取值范围为3～33 kN;在第三预压固有频率处切线刚度从22 kN/mm变到12 kN/mm时,插入损失由8.7 dB减小到6.9 dB;在荷载服役范围内,仅当低频割线刚度为22 kN/mm时,钢轨垂向位移满足2.5 mm限值要求,故梯形轨枕减振垫低频割线刚度不应小于22 kN/mm;当减振垫第三预压固有频率处切线刚度为22 kN/mm时,损耗因子阻尼的适当提高有利于提高减振降噪性能。     

单线隧道预制装配式衬砌结构选型及接头参数敏感性分析

预制装配式衬砌结构因施工速度快、质量高、易于维修等优点近年来在隧道工程领域备受关注。采用荷载-结构模型分析了不同围岩条件下整体衬砌内力特征。将衬砌结构分为8部分预制,采用有限元软件对预制结构进行了安全性验算,分析了不同接头刚度条件下接头处受力和变形。计算结果表明:隧道整体衬砌在Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下轴力、弯矩、横向位移、竖向位移最大值分别为1 192 kN,480 kN·m,13.9 mm,4.9 mm;预制装配式衬砌较整体衬砌在Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下最大横向位移分别增加1.6%,2.4%和1.0%,最大竖向位移分别增加1.3%,1.3%和2.4%,最大轴力分别减小0.02%,0.01%和0.06%,最大弯矩分别增加0.20%,0.11%,0.15%。综合考虑受力稳定与变形限制,衬砌接头刚度应不小于230 MN·m/rad。     

市域快线双块式轨枕结构参数优化研究

相较城市轨道交通线路,市域快线的设计要求更高,采用双块式轨道结构可以进一步提高其安全性、平稳性和舒适性.针对广州某市域快线的技术特点和运营需求,设计了该线路双块式轨枕结构方案;并以降低混凝土温度收缩应力为原则,确定了较为合理的双块式轨枕倒圆角半径取值.建立堆放状态下的双块式轨枕结构力学分析模型,研究钢筋桁架参数对轨枕堆放力学性能的影响规律;并以钢筋等效应力和钢筋用量综合较小为优化目标,提出了较为合理的双块式轨枕钢筋桁架结构参数.     

TDZ Ⅲ型复合弹性轨枕的技术经济分析

我国既有铁路桥涵等地段的道床厚度普遍不足,成为制约既有铁路提速和重载发展的因素之一。通过对复合弹性轨枕的技术经济分析表明,既有线换铺弹性轨枕技术上是合理的,经济上是可行的。结合试验和工程实践,对桥上线路抬道作业和涵洞改造进行了分析比较,铺设复合弹性轨枕和轨下垫板费用低,改善了轨道结构的使用性能和轨道的各项动力性能,降低了道床残余变形累积速率,保持了道床的稳定性,减少了维护成本,降低了能耗和施工作业对运输生产的干扰。     

深圳地铁9号线提升轨道平顺性的技术创新

系统总结深圳地铁9号线全面提升轨道平顺性而研究实施的技术创新方案,主要包括:桁架双块式轨枕、高平顺地铁道岔及辊轮滑床板系统、预制钢弹簧浮置板、轨道基础控制网建设测量技术(CPⅢ)等,可为地铁轨道系统解决传统现浇钢弹簧浮置板的种种问题和不足提供技术储备,并大大提高轨道铺设精度和平顺性,降低后期运营部门养护维修量。     

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。     

基于结构受力模式主动调整的高速铁路单线隧道预制拼装衬砌设计选型研究

基于荷载-结构模型分析了不同等级围岩条件下350 km/h单线隧道断面整体衬砌内力特征.在此基础上,通过主动调整结构受力,在整体衬砌对应的弯矩极大值处将衬砌结构分为7部分进行预制,分析了不同围岩等级下接头刚度对预制装配式衬砌受力与变形的影响.结果表明:相对于整体衬砌,Ⅲ,Ⅳ,V级围岩条件下预制装配式衬砌最大轴力分别增加5.6%,6.5%,7.3%,最大弯矩分别减少39.9%,43.0%,54.6%,最大横向位移分别增加22.4%,36.4%,64.7%,最大竖向位移分别增加41.8%,44.6%,52.5%;边墙、拱脚和仰拱安全系数略有下降,拱顶和拱肩安全系数大幅增加,接头刚度不宜大于45 MN·m/rad.     

高速铁路节段预制全胶拼连续梁施工线形分析

为保证节段预制全胶拼三跨预应力混凝土连续梁的设计成桥线形,通过长线和短线台座结合预制节段,再逐跨拼装节段成桥,采用初始切线位移法模拟计算逐跨拼装施工过程,新拼装单元沿着相邻的已经拼装完成单元的切向位移方向安装,计入刚体转动引起的竖向位移,保证制造线形、拼装线形计算与实际施工相符。参数敏感性分析表明,钢筋混凝土容重、混凝土弹性模量、钢束与管道壁摩擦系数分别增大10%时,梁体向上的竖向变形分别减小约30%、5%、1%;钢筋混凝土容重变化对线形影响很大,建议实测控制素混凝土容重波动在2%以内;采用实测的混凝土容重、弹性模量、有效预应力等参数计算和监控制造线形、拼装线形,预应力张拉前、后,计算与实测变形误差由6.6 mm降低到2.9 mm,最终梁面实测高程与设计高程最大误差6.4 mm,实现成桥线形高精度计算和施工。     

200 km·h-1提速线路涵洞综合试验研究

在陇海线郑徐段200 km·h-1提速区段上对5座涵顶填方厚度为0.52～0.85 m的涵洞,采用160km·h-1提速列车分别在其上、下行线(上行铺设弹性轨枕,下行铺设普通轨枕)拉锯运行,实测和分析车辆、轨道、涵洞和路基动力响应的各种参数,并仿真分析200 km·h-1提速列车通过涵洞时的动力学性能.结果表明在路基状态良好、道床厚度为30 cm以上时,不管铺设弹性轨枕与否,均能满足200 km·h-1提速列车运行安全性、平稳性和乘坐舒适性的要求;在填方厚度不足1.2 m的涵洞区段,枕下支承刚度存在不均匀现象,其程度受路基状态、涵洞跨度及结构形式的影响,路基状态良好地段的不均匀现象不明显,反之则比较突出;铺设弹性轨枕可调整枕下支承刚度,降低道床振动加速度,但轨枕垂向位移、振动加速度以及钢轨动弯应力有所增大;涵顶的填方厚度能够有效降低涵顶的振动幅值和动力系数,而弹性轨枕对涵顶的振动幅值和动力系数基本没有衰减作用.     

上海磁浮列车轨道梁系统简述

磁悬浮轨道梁设计对全线运营质量和造价具有关键作用,在研究德国EmslabdS试验线主要轨道梁型的基础上,上海磁悬浮列车运营线采用钢混凝土复合梁、钢复合梁,桥上轨道梁结构等形式。设计参数满足运营安全和舒适度要求,变形要求竖向小于等于梁长的1/4800,上下温差引起的挠度小于等于梁长的1/6500,制造误差小于2mm,道岔钢梁采用箱型断面,侧向过岔最大速度为196km·h-1。目前,已经完成轨道梁和道岔的制作与铺设。     

R＝350m曲线铺设无缝线路的研究

论文介绍了最大轨温差幅度达到80．3℃、R＝350m曲线上铺设无缝线路的用其结果，突破了TB2098－89关于无缝线路铺设曲线半径不小于400m、最大轨温差幅度不超过72℃的限制。在分析小半径曲线铺设无缝线路特点的基础上，根据TB2098－89和TB2034-88，对秦皇岛地区R＝350m曲线铺设无缝线路的稳定性和强度进行检算，提出采用Ⅲ型轨枕、I级石碴的轨道结构强轨道横向稳定性的试验方案，并在无缝线路铺设以后，对道床向阻力进行了测试，验算的最大温差幅度比实际值富裕39．7℃，表明试验曲线无缝线路稳定性是有保证的。通过对实际铺设的无缝线路长达400天、通过总重87MGT的观测，无缝线路没有出现失稳现象，钢轨纵向位移和实际锁定轨温变化值都在允许范围内，钢轨磨耗2．7mm较以前的有缝线路7mm减少2．5倍，取得了经济效益。     

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况.研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30 mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡.