钢筋非均匀锈蚀诱发无砟轨道混凝土轨道板开裂的分析

钢筋锈蚀是导致沿海地区轨道板耐久性失效的主要因素之一。为探究钢筋非均匀锈蚀对高速铁路无砟轨道混凝土轨道板破坏的影响,建立了以锈蚀率、最大锈蚀层厚度及最小锈蚀层厚度为自变量的高斯型钢筋锈蚀层分布模型。基于键型近场动力学理论,通过在钢筋与混凝土交界面施加钢筋锈蚀位移荷载,模拟了钢筋锈蚀诱发轨道板开裂破坏过程,分析了钢筋非均匀锈蚀和保护层厚度对开裂形态的影响。结果表明：在轨枕下方的轨道板,钢筋锈蚀易引起轨道板发生钢筋间贯通性裂纹,而在轨道板中部,钢筋锈蚀导致混凝土保护层中产生贯穿性裂纹;在相同锈蚀率条件下,与均匀锈蚀相比,非均匀锈蚀诱发的轨道板损伤更加严重,因此在评估钢筋锈蚀对轨道板的影响时,须要考虑钢筋锈蚀的非均匀性。     

疲劳载荷作用下无砟轨道混凝土轨道板碳化行为的数值模拟

疲劳荷载会加速高速铁路无砟轨道混凝土轨道板的碳化进程,给轨道板的安全服役带来不利影响。基于应力水平-疲劳寿命曲线（S-N曲线）,构建以疲劳荷载作用次数为自变量的二氧化碳扩散系数影响函数,修正Saetta碳化模型的扩散项,以考虑高速列车疲劳荷载对混凝土碳化行为的影响;进而,建立疲劳荷载作用下轨道板混凝土碳化模型,根据实测的位移时程数据,进行有限元模拟计算,获得轨道板关键区域的荷载响应和碳化深度,分析疲劳荷载作用次数、应力水平、环境湿度等因素对轨道板碳化行为的影响。结果表明,疲劳荷载在轨道板使用寿命前期对碳化深度的影响可忽略不计,但对轨道板使用寿命后期的碳化深度具有显著影响,与不考虑疲劳荷载效应相比,碳化深度增加了43.48%;湿度在0.45～0.75时,随着湿度增加,碳化深度逐步减小。所建立的模型和方法可为轨道板的耐久性设计提供理论依据。