高温环境下列车荷载对宽窄接缝损伤行为的影响

针对高温环境下 CRTS II 型板式轨道易受列车荷载作用产生宽窄接缝伤损的问题展开研究，建立有限元模型，分析了轮载作用位置、轴重大小以及制动力等列车荷载作用特征与高温环境耦合作用下宽窄接缝损伤行为及发展规律。研究表明：列车荷载与温度耦合作用下宽窄接缝伤损主要发生在宽接缝下部；轴重作用位置会影响宽窄接缝最先出现损伤的位置及发展趋势；轴重会加剧宽窄接缝的损伤程度，当轴重超过 5t 时，会使宽窄接缝损伤急剧增大；制动力对宽窄接缝影响与作用位置有关，且当制动力作用于宽窄接缝正上方时对宽窄接缝损伤影响最大。列车荷载对宽窄接缝影响主要体现在改变伤损位置、形态及发展趋势上，且对伤损发展有一定的加剧作用。     

基于图像处理的道砟颗粒二维廓形追踪提取算法

获取道砟颗粒廓形是研究有砟轨道道床力学性能及开展仿真分析的基础。针对传统图像处理中利用边缘检测算法获得道砟二维廓形信息的不足,提出追踪提取算法。采用数码相机和计算机技术搭建图像采集平台,通过颜色空间转化、二值化处理、边界追踪和数据优化等步骤实现了道砟二维廓形的提取。算法特点在于,提取的道砟颗粒二维廓形数据为有序的点列,廓形曲线连续且闭合良好,检测出来的边缘是单像素宽,通过使用游标卡尺测量证明实际廓形的最大粒径在考虑测量误差及精度的条件下二者数值基本相同。同时,基于前期学者对棱角指数的算法对本文提取廓形进行相应计算并与实测值比较,数值基本吻合,从而说明本算法在一定误差及精度条件下的有效性与可靠性。     

轮轨接触几何状态检测装置

基于机器视觉技术、光电测试技术和图像处理技术研制轮轨接触几何状态可视化检测装置。检测装置的硬件系统包括高速摄像机、光源系统、测速单元等;软件系统包括图像采集软件和数据处理软件。检测装置的工作流程分为图像采集和数据处理2步。图像采集主要完成检测区域的标定图像、钢轨轨头廓型图像和轮轨接触图像的采集。数据处理主要完成标定参数的提取,矫正、拼接图像,识别接触曲线,获取检测结果。关键技术是：通过畸变矫正函数将拍摄的有畸变的图像还原为无畸变的图像;通过标定参数中标记点的信息,将矫正后的内外两侧图像拼接,得到轮轨接触的完整图像。现场实际应用表明：该装置能够准确检测轮轨接触状态,并给出接触参数和相关报表,达到了实用化的要求。     

初拱变形对CRTSⅡ型轨道板上拱的影响研究

通过不同初拱变形参数条件下CRTSⅡ型板式轨道垂向稳定性的分析,研究初拱变形对轨道结构高温稳定性的影响。基于能量变分原理,推导不等波长和波幅条件下轨道板的上拱矢度的计算公式,并与数值仿真结果进行比较;通过数值拟合的方法得出上拱弦长与板中整体温升、初拱矢度、初拱弦长的关系表达式,并用公式法分析不同初拱变形参数对轨道系统高温稳定的影响规律。结果表明:若初拱弦长小于1.5 m,幅值小于10℃的整体温升便能导致轨道板上拱;当轨道板底产生大面积脱空时,板体不易产生上拱位移;不同的温升存在着不同的最不利弦长与矢度,轨道板初始上拱弦长为5~6 m时,最不易保持2 mm的上拱位移临界值。     

高速铁路有砟道床纵向阻力滞回曲线特征及规律研究

针对有砟轨道道床纵向阻力的强非线性特点,通过足尺试验模型,在不同加载速率和位移极值的周期性纵向荷载作用下,研究散体道床的纵向阻力滞回曲线特性及规律。结果表明:散粒体道床在周期性荷载作用下的卸载曲线与加载曲线不重合,加、卸载曲线形成一条闭合的、呈中心对称的滞回曲线;滞回曲线的形态特征并非理想的滞回状态,滞回环面积随位移幅值的增加线性增大;位移幅值越大道床能量耗散系数越大,道床耗能能力越强,滞回曲线越饱满;道床的动刚度近似随荷载循环周次的增加线性递减;滞回曲线分段刚度值受位移幅值影响明显,不同位移幅值下的滞回曲线分段刚度值不同。有砟道床纵向阻力具有滞回特性说明其正常使用状态存在动态耗能行为,有助于深入研究高速条件下有砟线路的高稳定性、高可靠性和高安全性。     

温升荷载下宽窄接缝伤损对轨道板垂向稳定性的影响研究

宽窄接缝伤损是温升作用下 CRTS II 型板式轨道垂向失稳的主要原因之一,通过建立带宽窄接缝伤损的 II 型板式轨道垂向稳定性分析模型,分析了宽窄接缝弹性模量差异,窄接缝破损和宽、窄接缝交界面损伤等对温升荷载下轨道板垂向稳定性的影响。研究表明：温升荷载作用下,窄接缝弹性模量降低比宽窄接缝弹性模量整体降低对轨道板的垂向稳定性影响更为显著,施工时应保证宽窄接缝材料均匀,实现一致的弹性模量;窄接缝破损后,轨道板将出现带尖角的上拱波形,且窄接缝的损伤程度越高,轨道板上拱位移越大,结构越易发生破坏;宽、窄接缝交界面损伤对轨道板的垂向稳定性影响较小。     

混凝土强度分布对温升荷载下宽窄接缝损伤模式的影响

强度不足是高温下宽窄接缝损伤的主要原因之一,通过建立基于混凝土塑性损伤理论的宽窄接缝有限元模型,分别研究宽接缝与窄接缝强度一致、窄接缝强度高于宽接缝强度和宽接缝强度高于窄接缝强度等工况下3种典型损伤模式与强度分布的关系.计算表明:温升作用下,窄接缝的破损是由窄接缝处强度低导致的受压损伤,受宽接缝强度影响小;宽接缝破损是...     

合成轨枕式无砟轨道结构垂向动力特性分析

通过合成轨枕式无砟轨道结构的半车—轨道垂向耦合动力学模型,研究了焊接不平顺激励下,扣件刚度、枕下支承刚度等对结构垂向动力特性的影响。分析表明:扣件刚度、阻尼及树脂砂浆弹性模量对行车安全性及平稳性影响不大。扣件刚度增加,对轨道系统的动力特性有一定影响,其中钢轨位移减少最为显著;扣件阻尼增加后,钢轨垂向振动加速度明显减小;树脂砂浆弹性模量增加,轨枕垂向振动加速度减小显著,钢轨垂向振动加速度增加。     

重载铁路轨下弹性垫板外形对轨枕承轨槽磨损影响研究

针对我国重载铁路轨下垫板易与轨枕承轨槽发生磨损的问题,利用ABAQUS有限元仿真平台,基于Ar-chard模型,通过子程序UMESHMOTION实现界面磨损的表面节点动态更新.建立轨下弹性垫板与轨枕承轨槽的动态磨损分析模型,对比分析不同外形的轨下弹性垫板在硬度和杨氏模量变化时轨枕承轨槽界面的磨损规律.研究表明:(1)潜...     

桥上有砟轨道无缝道岔非线性阻力及其影响分析

为了分析考虑阻力弹塑性变化的高速铁路桥上无缝道岔纵向力演变机理,使用试验与理论分析相结合的方法,全面考虑了道床纵向阻力的弹、塑性变化特征。进行扣件系统反复加卸载试验和有砟道床阻力测试,通过研究线路纵向阻力退化现象,分析其产生机理,并构建无缝道岔新型线路阻力本构模型。以高速铁路18号无缝道岔为例,在ANSYS中建立考虑边界效应的岔-桥-墩一体化模型,将试验所得参数与规范值进行仿真分析对比,深入分析考虑阻力弹塑性变化时对桥上无缝道岔受力及变形的影响。结果表明,当梁轨相对纵向位移较小时,使用规范规定的线路纵向阻力进行高速铁路桥上无缝道岔受力与变形分析,会使计算结果与实际相比普遍偏小。当出现阻力强化现象时,使用规范值进行无缝道岔的受力变形计算所得的结果偏于不安全。建议在实际工程中应尽量进行大量的试验分析,从而修正规范值。