青藏铁路多年冻土区路基结构的动力分析

研究目的:本文对青藏铁路冻土路基在列车荷载下的结构动力进行了分析研究,为多年冻土区路基工程设计和铁路运营安全分析提供了依据。研究方法:以青藏铁路清水河多年冻土区试验段路基结构为工程背景,利用列车——轨道二维动力模型得到的道床底部列车荷载激励曲线,对冻土路基结构进行有限元时程反应分析,探讨冻融状态下路基的列车振动荷载效应。研究结论:无论是暖季融化还是寒季冻结状态,列车振动荷载产生的土体压应力都大大高于静荷载,车速对土体动应力反应有明显影响;冻结状态下,路基中下部土体的动力反应较大,而暖季融化时路基顶部土体对动应力有较显著的放大作用,因此,在工程设计和运营养护时应有针对性地对结构进行加强。     

铁路超重货物作用下轨道路基动态响应试验研究

为探讨超重货物作用下轨道路基动态响应规律,通过现场试验和ANSYS数值模拟进行研究。现场试验采用加速度计、位移计和土压力盒等元器件,测试轨道路基结构动态响应参数,并将测试结果与现有规范和数值模拟结果进行比较分析,评估在该试验线路上开展超重货物运输的可行性。研究结果表明:超重货物作用下,该试验线钢轨强度和变形均满足试验标准;道床与基床动应力模拟值略大于实测值,但总体趋势基本保持一致,实测值均未超出材料的容许值;基床顶面竖向变形为1.93 mm,残余变形为1.39 mm,基床较大残余变形会引起钢轨的不平顺,进而会加剧基床的破坏。建议在超重货物运输过后,要及时对线路进行养护维修,确保其他列车的安全运行。     

现代有轨电车路基沉降与动应力测试研究

为研究现代有轨电车在实际运营过程中的路基工后沉降和路基结构层动力响应规律,分别采用静力水准仪和土压力盒监测路基不同位置沉降与动应力。沉降监测结果表明:路基工后沉降在施工完成30 d后已趋于稳定,最大工后沉降量为2.27 mm,能满足埋入式无砟轨道结构长期运营的要求。分别以不同速度进行行车测试,测试动应力结果表明:靠近轨道结构部分路基结构层动应力最大约10.5 k Pa,线路路肩位置和线路中心位置动应力均较小,约为2 k Pa,各个测点动应力变化受列车行车速度影响较小,受路基结构位置变化影响较大,但变化范围主要集中在基床结构层。     

有轨电车线路土质路基段单元式无砟轨道结构设计

参考铁路客运专线无砟轨道计算方法,对有轨电车线路土质路基段轨道承受的荷载作用进行了分类和组合。建立了无砟轨道的"梁-板"有限元模型,采用极限状态法对车辆荷载下的道床结构进行了设计,并基于容许应力进行了安全性复核。复核结果显示,道床正截面受弯承载能力、正常使用极限状态下的道床裂缝、道床强度等均满足规范要求。     

渝怀铁路路基轨道动态检测

根据渝怀铁路(重庆至湖南怀化)开通运营要求,在新建铁路交验过程中进行的动态检测验收,重点介绍了新线路基、轨道等设备进行动态检测的过程,测试结果的分析,线路质量的评定,为渝怀铁路的开通运营,使用单位在路基、轨道等方面的维修养护提供依据,确保在开通运营时列车安全运行。     

无碴轨道道岔区轨下基础受力分析

研究目的：本文以遂渝线12号无碴道岔道床为例，对12号无碴道岔的轨下基础受力和变形特性进行了分析，为无碴道岔道床的设计提供参考。 研究方法：根据多重叠和梁理论，运用有限元方法建立了无碴轨道道岔区轨下基础受力模型，针对无碴轨道板之间接触条件的特点，对无碴轨道道岔区轨下基础受力进行了分析。 研究结果：在同样荷载条件下，板层之间无紧密连接的无碴轨道的板层拉应力要大于板层有紧密连接结构的拉应力；当道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大。 研究结论：通过建立无碴轨道岔区道床有限元模型对岔区道床在列车荷载作用下的轨道响应进行了探讨，并分析计算了岔区分开式道床和连续式道床的道床板截面最大弯矩供设计时参考。道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大，故道床设计时可针对分开式道床和连续式道床的特点进行合理选用。     

马钢2500m3高炉铁水线重载铁路路基设计与加固

根据冶金厂特种车走行线的特点,车辆的最大轴重和年运量成为计算轮压和道床顶面、路基顶面动压力重要的数据,路基加固、道床厚度亦与之关系密切.为了保证线路路基的稳定和列车运行安全,满足路基设计应力σ设计=0.2 Mpa,对铁水走行线道床、路基顶面应力进行了验算,并提出了一系列路基加固措施.     

有砟轨道路基动力响应参数敏感性判别

采用非线性动力有限元分析,并借助正交试验设计,对列车荷载作用下有砟轨道路基动力响应的影响因素(道床模量、道床阻尼、道床厚度、路基模量、路基阻尼、路基高度、地基模量)进行了敏感性判别分析。结果表明:道床厚度、路基模量和阻尼是路基动力响应的3个最主要影响参数,增加道床厚度、增大路基模量和阻尼是减小路基动力响应的有效手段;增加道床厚度对减小路基动应力最敏感,而增大路基模量最能有效减小路基的动变形和加速度。     

滨州线轨道状态及养护维修对策研究

严寒的气候条件使得高寒地区轨道结构的运营状态和养护维修具有特殊性,其养护维修不宜简单套用现行铁路线路修理规则。为确保高寒地区铁路运营安全,迫切需要针对高寒地区铁路养护维修技术进行深入研究。采用现场调研、测试和计算分析等研究方法,对滨洲线的钢轨磨耗、三折、断轨和原始弯曲,扣件参数及接头螺栓扭矩,道床状态参数和几何参数,线路冻害和轨道不平顺等线路状态进行深入分析,总结滨洲线轨道状态之特征和变化规律,并提出养护维修之对策。研究结论可为其他高寒地区无缝线路养护维修技术之研究提供借鉴意义。     

铁路超重货物运输下轨道路基的静态响应

通过室内模型试验和ANSYS数值计算,分析在超重货物运输条件下轨道路基结构的受力与变形。现场实测数据与数值计算结果吻合较好,能反映出轨道路基结构真实的受力情况。研究结果表明:在0~40 t轴重范围内,轨道路基结构的各项测试结果均未超出规范限值,但在40~80 t轴重范围内,部分测试结果超出限值;在80 t轴重作用下钢轨应力未超限,最大竖向变形为5.72 mm,卸载后的最大残余变形为2.62 mm,满足试验标准;道床内部应力较大,因此在列车通过前后应对道床进行充分捣固或采用特级道砟;基床顶面动应力超出了A组填料的静容许强度,建议基床表层采用级配碎石。     

无砟轨道路基持续上拱整治技术

部分高速铁路无砟轨道路基存在上拱变形量较大且持续不收敛,超出轨道可调节能力的问题。本文提出了一种采用变梯度结构EPS混凝土板整治路基持续上拱的方法,根据测量结果实施了开挖置换方案及后期维修。通过数值模拟分析了变梯度结构板的应力及变形。结果表明:该方法可以快速整治路基持续上拱变形,后期维修简单易行,可长期确保轨道平顺性;变梯度结构板最大应力及变形分别满足EPS混凝土强度及高速铁路变形要求。     

基于冻胀变形的基床表层疲劳寿命预测与分析

季节冻土区的铁路建设面临着路基冻胀问题,周期性的循环冻融作用将会加剧路基结构的破坏,从而缩短路基结构的使用寿命。根据基床表层冻胀变形结果,建立基于人工变形边界的应力计算模型,并引用半刚性基层材料疲劳寿命计算公式,分别计算不同水泥添加量下的基床表层的使用寿命。计算结果表明:基床表层的最大拉弯应力随着冻胀波长的不断增大和冻胀量的不断减小而呈现增大的趋势,水泥添加量为0、1%、3%、5%时,对应的基床表层冻胀变形所导致的基床表层最大拉弯应力分别为31.2、57.6、69.0、75.1 k Pa;随着水泥添加量的增加,基床表层的使用寿命不断提高,水泥添加量分别为1%、3%、5%时,基床表层的使用寿命相较于不添加水泥的情况分别增加了27%、36%、48%。     

既有重载铁路路基压实指标与承载力的关联度分析研究

将K_(30)、E_(VD)、E_(V2)、E_(V2)/E_(V1)4个基本参数作为判断既有重载铁路路基压实度的基本评价指标,通过现场测试获得既有重载铁路路基的4项压实度评价参数,通过轻型动力触探试验间接获得既有重载铁路路基承载力,分析既有重载铁路路基承载力与压实度指标之间的关联度,通过分析可知:4个基本参数与既有路基承载力之间的关联度较好,同时,K_(30)、E_(VD)、E_(V2)、E_(V2)/E_(V1)与路基承载力fk呈现比较明显的多项式关系,现场试验结果表明:该拟合关系对路基承载力在98~142 k Pa的c组粉质黏土填料压实度指标的估算具有一定的实用价值。     

京沪高速铁路石英二长岩全风化物路基原位激振试验研究

采用石英二长岩全风化物填料填筑路基,其结构动态性能需要验证,有必要进行激振试验。利用激振试验系统,对京沪高速铁路石英二长岩全风化物填料路基试验段进行原位激振试验,测定路基各断面的振动响应、结构内力和累积沉降等,分析该路基的振动特性和动力稳定性,以期为高速铁路路基填料的选择提供借鉴。结果表明:石英二长岩全风化物物理改良填料临界动应力在80 k Pa左右,塑性应变主要产生于基床底层中上部,加载150×104次后,基床表面最大弹性变形不足1 mm,满足其变形控制要求。     

土质路基板式无砟轨道基床动力特性研究

无砟轨道技术在高速铁路发展中得到越来越多的应用,在使用温克勒(Winkler)模型对土质路基无砟轨道进行分析时,路基中动应力的分布规律和基床反力系数的取值是决定线路结构设计成败的关键因素。以遂渝线无砟轨道铁路为背景,通过室内大比例动力模型试验,研究了循环荷载下路基基床动态参数的分布特征。考虑到工程实用性,对板式无砟轨道基础板底面的动应力进行必要的简化,联合Odemark理论和弹性理论来计算路基动应力,所得计算值和实测值很接近。在动应力分布已知的前提下,将路基各土层假设为一维压缩模型,并确定合理的有限压缩层厚度,探讨将多土层体系转换为等效Winkler地基模型的方法,得到不同工况下路基的基床反力系数,经与实测值相比较,证实了此计算方法是有效的。     

路基区段双块式无砟轨道基础上拱整治技术对策

针对路基区段双块式无砟轨道基础上拱问题,通过典型基础上拱工点调研、有限元计算分析、工程实践应用,对高速铁路路基区段双块式无砟轨道基础上拱整治技术进行研究。研究结果表明:路基区段双块式无砟轨道基础上拱病害可以通过切割承轨台、切割支承层及暗挖基床技术进行整治;切割承轨台整治措施工程量小,但调整量也较小,适用于局部上拱且需应急整治的工况;支承层减薄会使得列车荷载下的结构应力集中明显,垂向压应力增加,且调整量有限,适用于变形稳定的上拱区段整治;暗挖基床整治措施工艺较为成熟,可多次作业,能根本上消除填料膨胀上拱,特别适用于基床及路基填土部分膨胀引起上拱的工点。形成的技术措施及经验可为不同线下基础高速铁路无砟轨道基础上拱整治提供借鉴。     

既有线提速路基动应力分析

通过对既有线提速区段路基的调研和试验,得出结论,动应力与轴重、速度及线路平顺性有关。列车提速时,轴重增加和轨道不平顺对路基动应力影响最大。路基面动应力在横向呈马鞍分布,动应力沿深度方向衰减较快。采用当量折算和Boussinesq公式推算出的提速后路基动应力与实测值接近。在既有线提速改造中,重点应消除路基病害,提高基床特别是基床表层的强度和稳定性。     

路桥过渡段基床填料膨胀诱发无砟轨道上拱规律研究

无砟轨道路基膨胀诱发钢轨上拱是高铁建设运营面临的常见病害之一,路桥过渡段是路基膨胀病害的高发路段,为研究高铁路桥过渡段路基膨胀后钢轨上拱分布及路基结构变形规律。以一处典型过渡段路基膨胀工点为例,通过现场监测和室内试验判别轨道上拱情况及路基膨胀层位,并通过数值模拟计算研究路基基床膨胀对过渡段路基结构的影响规律。研究结果表明:水流下渗与基床填料中的蒙脱石作用是导致填料发生膨胀的主要诱因;桥梁对路基膨胀引起的钢轨上拱具有明显的阻隔效应,临近桥台侧钢轨上拱变化范围明显小于远离桥台侧;路桥过渡段基床填料膨胀率为0.08%时,钢轨上拱量达到无砟轨道钢轨上拱可调节临界值4 mm;临近桥台侧钢轨轴向应力峰值远大于远离桥台侧。     

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。