CRTSⅡ型板式轨道CA砂浆层应力波法损伤识别

CRTSⅡ型板式无砟轨道在常年反复的使用过程中,其CA砂浆层易出现层间离缝、脱空等损伤。目前应用冲击回波法对无砟轨道板进行的无损检测需要在轨道板上布置较密的测线,并进行多点激发与接收。这种方法不适合对轨道板CA砂浆层损伤进行快速普查。作者用三维有限元法分析了单点激发下应力波在CRTSⅡ型轨道板中的传播规律。通过比较有无CA砂浆层缺陷轨道板周边的速度或加速度峰值,发现可根据CA砂浆层缺陷引起的速度或加速度峰值的变化率检测缺陷。如果取6%的变化率为阀值,在轨道板周边按20cm的间距设加速度检测点,或按30cm的间距设速度检测点,单点激发即可识别CA砂浆层中40cm×40cm以上的损伤。     

温度作用对CRTSⅡ型无砟轨道结构体系的影响及损伤分析

研究了CRTSⅡ型板式无砟轨道结构体系温度作用影响并进行损伤分析。采用ABAQUS有限元软件建立了路基上的CRTSⅡ型板式无砟轨道结构有限元分析模型,对温度作用下CRTSⅡ型无砟轨道结构的力学响应、影响因素及可能发生的损伤进行了分析,并提出相应的技术措施以改善温度作用对结构造成的不利影响。     

基于区间层次分析的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道开裂状况评估

为了实现对CRTS Ⅲ型板式无砟轨道开裂的伤损管理,提出针对多条不同开裂形式裂缝的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道开裂状况评价指标和计算方法. 通过专家咨询获取437份有效调查问卷,采用德尔菲法和区间层次分析建立结构层次以确定各参数的权重,并将所提评估方法应用于工程实例. 结果表明：与层次分析法相比,结合德尔菲法和区间层次分析求取的参数权重更具客观性;工程实例中的开裂状况评价指标CCI为75.30分,评估方法的合理性得以验证,工程实例计算结果表明所提评估方法能够定量分析无砟道床的开裂严重程度.     

高温天气下CRTSⅡ型板式无砟轨道温度特性

在高温条件下,无砟轨道内部非线性温度梯度变化是导致轨道床板反复翘曲变形从而产生层间离缝的主要因素之一.以华东地区某客运专线路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道为例,选取夏季高温天气时间段进行实际测试,研究CRTSⅡ型板式无砟轨道板和测试范围内温度分布规律.研究表明,轨道板深度5 cm处温度最小值出现在3:00—5:00,最大值出现在13:00—15:00,测试范围内部温度最大(小)值出现时间随着深度的增加会存在一定滞后,滞后时间最长约6 h;温度由测试范围外部到内部呈跟随性变化;轨道板、测试范围竖向最大正温度梯度分别为56.08℃/m和43.76℃/m,竖向最大负温度梯度分别为-18.92℃/m和-17.19℃/m.     

减水剂对CRTSⅡ型CA砂浆强度影响规律研究

高速铁路板式无碴轨道中CA砂浆主要由水泥、沥青乳液和多种外加剂组成,其中减水剂是最重要组分之一.为了探讨不同种类和掺量的减水剂对CRTSⅡ型CA砂浆强度和微观结构的影响,采用聚羧酸系、木质系磺酸钠和萘系3种减水剂,研究了其品种和掺量的变化对CA砂浆抗压强度的影响,并通过SEM观察了其微观型貌特征.结果表明,聚羧酸减水剂对CA砂浆抗压强度降低作用的影响最小;相同品种的减水剂掺量越大,CA砂浆抗压强度降低越明显,流动性越高.SEM微观分析表明,强度性能变化的原因是由于减水剂造成了CA砂浆的孔洞数量、孔径、孔洞连通情况不同.     

底座板伸缩刚度对大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力的影响

在结构特点分析的基础上,考虑层间传力关系和横向相邻股道的影响,建立了大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力计算的空间一体化模型和求解方法。计算分析了列车制动和温度变化作用下底座板伸缩刚度对大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力的影响规律,结果表明：列车制动和温度变化作用下系统纵向力变化规律相同,随着底座板伸缩刚度降低,钢轨和桥梁墩台纵向力增加,复合板、剪力齿槽和端刺纵向力减小。     

浅谈CRTSⅠ型双块式无砟轨道"轨排框架法"施工技术

无砟轨道以其高平顺和高稳定性满足高速铁路对线路的要求,CRTSⅠ型双块式无砟轨道工程具有技术标准高、施工精度要求高、质量控制指标要求严、受天气影响大、施工场地狭小、交通组织困难等特点,是工程施工的重点和难点,"轨排框架法"高低调整支撑体系设置在道床外侧,在施工过程中避免设置安装套管和后期封堵等环节,纵向模板采用定制组合...     

减水剂对砂浆早期开裂行为的影响

采用多通道椭圆环收缩开裂测试手段、自由收缩和强度试验综合评价了聚羧酸类、萘系和木质素系减水剂对水泥砂浆早期收缩开裂和强度的影响.结果表明,掺减水剂均延长了砂浆初始开裂时间,从而降低了砂浆的开裂敏感性.就减水剂降低砂浆开裂敏感性而言,聚羧酸类和高浓型萘系高效减水剂是行之有效的.掺聚羧酸类和掺木质素系减水剂都减小了砂浆的最大裂纹宽度,而掺萘系则加快了砂浆最大裂纹宽度的发展速度.掺高效减水剂均增大了砂浆自由收缩值,且萘系比聚羧酸类减水剂更能增大砂浆自由收缩值,而掺木质素系减水剂能稍微降低砂浆的自由收缩值.在干燥养护条件下,掺高效减水剂比掺木质素系减水剂更能有效地提高砂浆抗折和抗压强度,且掺聚羧酸类减水剂又比掺萘系高效减水剂更为有效.     

聚合物及环境因素对薄层砂浆早期塑性收缩的影响

提出了一种利用视频显微镜技术来测量薄层砂浆早期塑性收缩的新方法,研究了聚合物(纤维素醚、可再分散乳胶粉)、环境因素(温度、风速)对薄层砂浆早期塑性收缩的影响。结果表明:随着纤维素醚掺量的增大,塑性收缩呈减小趋势,但当纤维素醚达到一定量时,这种减缩效果减弱。同时纤维素醚种类不同,对砂浆塑性收缩影响不同。可再分散乳胶粉可以有效地抑制砂浆的塑性收缩,但是随着胶粉掺量的增加,其抑制砂浆塑性收缩的能力有所下降。温度对砂浆塑性收缩的影响很大,温度控制不当很容易造成砂浆的收缩开裂。风速相比于温度来讲不如温度影响大,但较大风速下会加速砂浆收缩,也会加剧砂浆的塑性收缩开裂。     

季冻区CRTS I型无砟轨道不平顺规律及受力特性

为探讨路基冻胀变形对轨道不平顺及结构受力的影响规律,基于ANSYS有限单元分析方法,以哈大高速铁路冻胀区路基段为研究基础,建立了考虑限位凸台、凝胶树脂及层间粘结接触特征的CRTS I型板式无砟轨道-路基冻胀冻融耦合精细化有限元模型. 在此基础上,探讨局部冻胀区路基冻胀变形发生位置、不同冻胀波长及幅值对无砟轨道结构的影响,分析了短波冻胀下轨道不平顺、层间离缝特性与静力学性能. 结果表明:短波冻胀时无砟轨道结构不平顺范围、变形、离缝、受力等各项指标均随冻胀波长的减小、冻胀峰值的增加而增大;冻胀发生于底座板板中时对轨道结构受力影响最大,冻胀发生于底座板伸缩缝时对轨道结构变形离缝影响最大;相对于轨道板结构,底座板承受拉应力最大,冻胀发生于底座板板中时结构受力影响更大;在轨道结构抗拉强度方面,底座板为限制结构,建议冻胀检修限值的波长为10 m、峰值为5 mm.     

SBR乳液对水泥砂浆长期收缩性能影响及机理分析

采用螺旋弓形测量仪分别测量了普通水泥砂浆和SBR（styrene-butadiene rubber）乳液改性水泥砂浆长期（1～90d）收缩变形,并通过孔径分布法、密度法和SEM图像法对28d砂浆的微观形貌及孔结构特征进行了分析,并对SBR乳液水泥净浆的水化热进行了测试。结果表明,乳液掺量超过水泥质量的3％后能有效改善砂浆长期收缩性能,特别是改善砂浆28d龄期前的收缩性能,且乳液掺量越大,砂浆收缩长期变形越小。SBR乳液对砂浆收缩性能改善机理主要有以下几点：1）SBR乳液的掺入减小了砂浆早期（72h前）水化热,起到减少收缩开裂的效果;2）在水泥水化过程中,乳液水分的丧失,形成了聚合物薄膜,起到了“微纤维”作用,限制了收缩;3）SBR乳液的掺入使砂浆的平均孔径、最可几孔径及中值孔径等特征孔径减小、有害孔及多害孔数量减少,而无害孔增多。表明乳液的掺入起到了改善砂浆微观结构的作用效果;4）使砂浆的总孔隙率略有下降,闭口孔隙率在总孔隙中所占比重大幅度增加,起到了保持砂浆内部水分的作用。     

高速铁路32 m简支箱梁墩台横桥向沉降静力影响及损伤评级

针对高速铁路桥梁新旧线并行修建引起的横桥向墩台不均匀沉降的问题,利用ABAQUS有限元分析方法,选取高速铁路常用的32 m标准双线多跨简支梁桥,建立CRTS Ⅲ型单元板式无砟轨道-桥梁-墩台空间静力耦合模型;考虑不同沉降类型和沉降幅值,研究横桥向桥墩不均匀沉降对轨道结构层间受力及其轨面变形规律,在此基础上提出适用于该桥型的单、双墩横桥向不均匀沉降静态损伤分级及维修建议。结果表明：横桥向墩台不均匀沉降对轨面高低不平顺影响最大,其次为扭曲和水平不平顺,且沉降墩顶处易出现变形极值;横桥向墩台仅单侧沉降时,单墩沉降差10、15、20 mm,伤损等级依次为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级;需要关注桥墩横桥向双侧沉降情形,损伤比单侧沉降更严重;当沉降差达到20 mm时,自密实混凝土层横向拉应力超过C40混凝土抗拉强度限值,轨道结构存在开裂风险。建议日常保养时单、双墩横桥向不均匀沉降控制在10 mm及以下,应避免出现沉降15 mm及以上的不利情形。     

季冻区CRTSⅠ型无砟轨道不平顺规律及受力特性

为探讨路基冻胀变形对轨道不平顺及结构受力的影响规律,基于ANSYS有限单元分析方法,以哈大高速铁路冻胀区路基段为研究基础,建立了考虑限位凸台、凝胶树脂及层间粘结接触特征的CRTS Ⅰ型板式无砟轨道-路基冻胀冻融耦合精细化有限元模型.在此基础上,探讨局部冻胀区路基冻胀变形发生位置、不同冻胀波长及幅值对无砟轨道结构的影响,分析了短波冻胀下轨道不平顺、层间离缝特性与静力学性能.结果表明:短波冻胀时无砟轨道结构不平顺范围、变形、离缝、受力等各项指标均随冻胀波长的减小、冻胀峰值的增加而增大;冻胀发生于底座板板中时对轨道结构受力影响最大,冻胀发生于底座板伸缩缝时对轨道结构变形离缝影响最大;相对于轨道板结构,底座板承受拉应力最大,冻胀发生于底座板板中时结构受力影响更大;在轨道结构抗拉强度方面,底座板为限制结构,建议冻胀检修限值的波长为10 m、峰值为5 mm.     

减缩剂对水泥基材料减缩效果的研究

综述水泥基材料各类常见收缩的特点、机理及对水泥基开裂的影响.通过自由收缩、质量损失、强度、平板抗裂性等试验研究减缩剂(SRA)的减缩抗裂效果.加入SRA,砂浆早期收缩明显减小,且减缩率前7d最大.而质量损失早期高于未加SRA的,后期则趋于平缓;SRA降低砂浆抗压、抗折强度.这与SRA降低砂浆孔隙水表面张力、延缓水泥水化、改变孔结构有关.平板抗裂对比试验表明:抗裂效果聚丙烯纤维最好,减缩剂次之,膨胀剂最差.     

影响保温砂浆早期收缩开裂因素的研究

通过研究影响保温砂浆收缩开裂的因素,对影响程度进行对比,比较采用养护和无养护泵送保温砂浆的收缩率的差异,不同胶集比的保温砂浆的开裂情况,不同保水剂的添加对保温砂浆开裂情况的影响,用相应规律对保温砂浆的开裂情况进行抑制.     

高速铁路板式无碴轨道用CA砂浆的疲劳特性

CA砂浆是用于高速铁路板式无碴轨道结构的关键材料.研究了CA砂浆分别在环境温度为20℃、-20℃,应力水平为0.9,0.85、0.8,0.75、0.7,0.65,加载频率10 Hz,正弦波加载条件下的疲劳特性.结果表明,研制的CA砂浆疲劳寿命对数值(1g N)与应力水平(S)呈现良好的线性相关性;CA砂浆的抗压强度受环境温度影响较大,相同应力水平备件下.CA砂浆在负温环境中的疲劳寿命低于在常温环境中的,CA砂浆的粘弹性特点保证了CA砂浆在-20℃环境仍具有良好的耐疲劳性能.     

高速铁路无砟轨道温度场简化计算方法

为了计算高速铁路无砟轨道结构的温度场,根据热工学原理和简化的气象边界条件,建立求解曝露于大气环境下的高速铁路无砟轨道结构温度场方程.利用在京沪高速铁路CRTS-II型无砟轨道结构现场实测的温度分布数据对解得的温度场方程进行验证,并分析无砟轨道结构温度场的分布规律.结果表明:基于温度场方程的无砟轨道结构温度计算数据与其现场实测数据的分布规律基本一致;无砟轨道结构内部温度分布受到的外界环境影响在距其表面0~0.2m内非常明显,在0.2~0.4m内影响比较一般,而大于0.4m时影响比较微弱;轨道结构最大正温度梯度受其厚度的影响明显,在其上部0~0.2m内的最大正温度梯度出现时段一般为13:00~15:00,不同季节中夏季的最大正温度梯度最大、冬季最小.     

污水隧道二衬薄壁结构开裂机理及控制技术研究

为了解决污水隧道二次衬混凝土的砌薄壁结构(厚度为200mm)在早期施工中易收缩开裂的问题,利用有限元分析对二衬薄壁混凝土早期温度和应力发展进行了模拟分析,并通过高吸水性树脂(SAP)来降低混凝土水化早期的收缩应力,减小开裂风险,研究了高吸水性树脂(SAP)对混凝土抗裂性能、化学收缩及自收缩的影响。分析结果表明:1)在早期,二衬混凝土的薄壁结构中心与边界最大温差仅1℃,温度应力较低,结构开裂主要由混凝土早期收缩变形大导致;2)高吸水树脂(SAP)能显著延缓混凝土圆环开裂时间,降低开裂风险;3)高吸水树脂(SAP)通过吸水-释水机理,在混凝土塑性阶段吸水膨胀,补偿化学收缩,在混凝土硬化阶段,释水调控浆体内部湿度,减小自收缩,提高了混凝土的抗裂性能。     

再生纤维素纤维增强水泥砂浆的早期抗裂和自收缩行为

早期收缩开裂是导致混凝土劣化的重要因素之一,纤维的加入可以延缓甚至减少裂缝的延伸及扩展。使用具有吸水特性的再生纤维素纤维,与UF500纤维素纤维和无吸水的聚丙烯短纤维对比,研究再生纤维素纤维对水泥砂浆早期抗裂和自收缩行为的影响规律。将掺量为水泥质量1%或2%的各类纤维掺入水泥砂浆,密封养护,分析水泥砂浆强度、折压比及自收缩应变。研究结果表明：水灰比0.3时,添加再生纤维素纤维不能增强砂浆的抗裂性能和自收缩性能;水灰比大于0.35时,添加1%的再生纤维素纤维虽然降低了砂浆的抗折强度和抗压强度,但提高了该样品的折压比,增强了砂浆的抗裂性能和减缩效应。     

基于混凝土塑性损伤模型的轨道板损伤规律

基于混凝土塑性损伤模型,建立CRTS Ⅰ型轨道板损伤分布计算模型,将Tekscan传感器测得的钢轨支点压力作为荷载输入,以轨道板竖向位移及拉伸损伤因子作为评价指标,分析客货共线条件下水泥乳化沥青（CA）砂浆离缝状态时锚穴周边轨道板上表面混凝土的内部损伤规律. 结果表明：随着离缝长度的不断扩展,损伤产生及完全损伤的临界离缝高度均逐渐变小;当离缝长度扩展至第2、3锚穴时,客车荷载下损伤产生的临界离缝高度分别约为0.8、1.0 mm,货车荷载下约为0.5、0.8 mm;一旦超出损伤产生的临界离缝高度,由于轨道板损伤的发展,轨道结构整体抗弯刚度迅速降低导致板端竖向位移迅速增大;对于客车荷载,当离缝扩展至第3锚穴且高度大于1.0 mm后,CA砂浆形成脱空,板端位移不再增长,对于货车荷载,当离缝扩展至第3锚穴且高度大于1.3 mm后,由于二次损伤带的产生,板端竖向位移随离缝高度的增大迅速增大.