高速铁路道岔区无砟轨道伤损现状及分类研究

高速铁路道岔区无砟轨道服役状态是影响列车安全及运行质量的重要因素之一。为确保道岔区无砟轨道在设计年限内安全服役,在调研我国高速铁路道岔区无砟轨道伤损现状的基础上,基于高速铁路道岔区无砟轨道结构特征,分类研究了道岔区无砟轨道伤损形式及伤损特点,分析了不同伤损的形成原因,为高速铁路道岔区无砟轨道设计创新提供参考,也为道岔区无砟轨道伤损快速修复技术提供依据。     

高原大风地区双块式无砟轨道伤损现状及主要特征

以兰新高速铁路作为研究对象,总结出高原大风地区双块式无砟轨道伤损类型主要为道床板裂缝、轨枕离缝、道床板上拱、支承层混凝土粉化和聚氨酯嵌缝材料伤损,分析其伤损特点及形成原因。同时,对聚氨酯嵌缝材料离缝和无砟轨道道床板裂缝进行了跟踪观测,结果表明,聚氨酯嵌缝材料离缝病害仍在发展,而桥梁段、路基段和隧道段无砟轨道道床板裂缝病害已趋于稳定。     

高速铁路无砟轨道水致伤损现状及模拟分析

由于积水和高速列车的作用,我国无砟轨道服役过程中出现了材料软化、掉块、冒泥冒浆等水致病害。通过资料收集、成果总结与现场调查,对高速铁路无砟轨道水致伤损的类型、产生原因及危害进行了系统的总结。按照病害成因及水的不利影响程度将无砟轨道水致伤损分为积水导致的材料软化问题和冲刷导致的掉粒、离缝、冒浆问题。针对典型的层间离缝冒浆现象,建立列车与水耦合作用下层间离缝流固耦合三维计算模型予以分析,发现离缝内动水压力与行车速度的二次方成正比。建议在无砟轨道运营过程中及时做好排水工作,在遭遇强降雨时或对积水严重的路段列车应减速运行。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层伤损修复研究

CRTSⅡ型板式无砟轨道通过30 mm 厚的砂浆充填层实现轨道板的均匀支承及与底座板(支承层)的连接,因此砂浆层应满足强度和弹性双重要求.通过对高速铁路 CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层伤损调研,将砂浆层伤损分为离缝、裂缝、缺损掉块及泛浆四种类型,在对不同类型伤损进行原因分析的基础上,提出伤损判定标准和检查方法,并给出砂浆层不同伤损的修复方法和注意事项,为砂浆层养护维修技术提供支撑,保证线路安全运营.     

基于钢垫梁的CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层修复技术研究

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象,进行承载能力静载试验和有限元数值分析,论证该技术方案的可行性。在钢垫梁临时支撑阶段,采用视频监控及动力学监测技术手段,实时监控线路状态,保障施工安全。应用实践表明:该技术能在天窗时间内完成CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损修复,有效改善线路高低不平顺,恢复无砟轨道结构稳定性。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层斜裂伤损修复方法

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层斜裂伤损,确定了升温膨胀是其伤损的主要原因。在保证列车不中断运营的前提下,提出了钢轨切割、轨道板移除、CA砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位、砂浆层灌注的结构快速修复作业方案,并配套研发了具有快硬早强特性的CA砂浆材料和聚合物混凝土。应用实践表明,该方法占用天窗数量少,结构恢复快,修复后的轨道几何尺寸能够满足运营需求。可进一步应用于无砟轨道纵连体系结构维修中。     

高速铁路轨道结构理论研究进展

轨道结构安全服役的关键理论研究是确保我国大规模高速铁路路网高效运营的重大基础性工作,本文针对我国高速铁路轨道结构安全服役问题进行了综合论述,提出以高速道岔、无砟轨道、无缝线路三大关键轨道结构为研究对象,围绕环境因素与列车动荷载耦合、重复作用下工程结构与材料动态性能演化、高速铁路轨道结构损伤及累积变形、高速车辆系统与固定轨道结构的动态相互作用演变机制等关键问题,开展其动态性能演变及服役安全理论和工程技术方面的研究,以期为我国高速铁路轨道结构服役安全与高效维护提供基础理论和关键技术支撑。     

严寒地区无砟轨道底座板混凝土粉化整治技术

严寒地区无砟轨道底座板混凝土粉化病害已威胁到列车行车安全,须及时整治。本文阐明了严寒地区底座板混凝土粉化主要原因是混凝土抗冻性不足、无砟轨道结构排水不畅及冻融温度过低。根据底座板混凝土粉化的程度,提出了合理有效的整治技术,包括方法、材料和工艺。经对哈大客运专线60 m长底座板混凝土严重粉化试验段整治发现,填充防护层对底座板防护效果良好,其与底座板形成的叠层修复结构状态稳定。     

高原大风严寒地区无砟轨道嵌缝材料伤损及修复技术研究

对兰新高速铁路不同区段无砟轨道聚氨酯嵌缝材料伤损情况进行现场调研,分析无砟轨道聚氨酯嵌缝材料伤损类型及发展规律。针对高原大风严寒地区嵌缝材料伤损特点,优选相容性好的有机硅柔性密封嵌缝材料进行现场试验性修补。提出无砟轨道嵌缝材料表面封面、离缝嵌填和整体更换修复技术,为西北特殊环境下高速铁路无砟轨道嵌缝材料伤损的修补提供技术支撑。     

高速铁路无砟轨道结构病害类型及快速维修方法

介绍无砟轨道病害类型,分析砂浆垫层与轨道板结构离缝等病害产生的原因及可能对轨道结构产生的危害.阐述无砟轨道结构病害快速维修和“可二次”维修性原则,以及维修材料选择原则.结合我国高速铁路的运营实际,提出砂浆层与轨道板结构离缝、砂浆层缺损、预埋套管伤损、混凝土伤损快速维修方法和施工步骤,在高速铁路无砟轨道结构中使用效果良好.     

我国板式无砟轨道的维修与部件更换研究

CRTSⅠ和CRTSⅡ型板式无砟轨道结构在服役期间可能产生损坏,如轨道板破损,高速道岔伤损,砂浆离缝、碎裂,道床沉降超限等,宜根据伤损的不同程度,采用维修或更换两种不同方式修复轨道结构。结合国外高速铁路维修经验,介绍了我国板式轨道局部破损的树脂快速修补、道床沉降的抬板注浆维修等技术;针对轨道部件更换,提出采用材料非线性计算模型进行理论分析,依托索锯设备的研制,形成我国轨道板、充填层和高速道岔的快速更换工法。     

高速铁路无砟轨道结构部件快速更换技术

针对我国运营高速铁路无砟轨道结构伤损已经显现,个别结构部件伤损严重需要更换,但尚缺乏相应更换技术和更换材料的现实问题。为实现高速铁路无砟轨道结构部件天窗时间内快速更换的目标,研究了无砟轨道结构关键部件更换材料及装备,提出无砟轨道结构关键部件快速更换工艺,形成了我国自主知识产权的高速铁路无砟轨道结构部件快速更换技术体系,为我国高速铁路无砟轨道的养护维修奠定了技术基础,对于保障高速铁路安全运营具有重要意义。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道伤损研究

混凝土结构开裂是桥梁地段高速铁路CRTSⅡ型板式道床主要伤损形式,通过对高速铁路桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道线路运营状况调研,重点阐述桥上CRTSⅡ型板式无砟道床混凝土结构不同开裂伤损形式,综合分析开裂伤损的原因及其对线路安全性的影响,并提出修复方法以及预防技术措施。     

高速铁路道岔区无砟轨道冒浆整治技术及效果评价

高速道岔作为重要的铁路转线设备,其服役状态直接关系到高速列车的安全性和平稳性,也是影响高速铁路提速的重要因素之一。为确保道岔区无砟轨道在设计年限内安全服役,完善高速铁路道岔区无砟轨道修复技术体系,提出了一种以离缝注浆、防水封闭和排水疏堵相结合的综合技术措施,形成集整治工艺、整治材料和整治装备为一体的道岔区无砟轨道冒浆整治技术。通过对比选用弹性波法无损检测技术作为道岔区无砟轨道冒浆整治效果的评价手段,验证了该整治技术是有效的。     

高速铁路无砟轨道整治效果评估方法探讨

轨道系统的服役状态直接影响高速列车的安全、平稳运行。随着无砟轨道结构的大量投入使用,无砟轨道病害成为影响线路平顺性和稳定性的主要因素之一。目前病害的整治措施有很多,但如何对整治效果进行有效的评估是日常维护工作的难点之一。结合目前我国高速铁路无砟轨道结构存在的几种主要病害和整治方法,对轨道动态检测、光纤传感监测和地质雷达无损检测3种整治评估方法进行介绍和对比,为整治评估方法在高速铁路无砟轨道上的推广应用提供参考。     

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型与验证

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力响应是高速铁路设计、施工和运维普遍关注的问题。为了较好地掌握高速列车荷载作用下的无砟轨道、路基以及地基各结构的动力响应,采用实体单元对无砟轨道结构、路基和地基进行建模,考虑扣件系统的5层垫片和弹条,以超弹性材料本构关系模拟橡胶垫片的大变形行为,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟无限地基,以静动力顺序分析模拟路基和轨道的建造过程,以实测轮轨力模拟列车高速运行时产生的激励,构建高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型,采用实测数据,从动位移、动应力和动应变三方面对模型进行验证。研究结果表明,所建模型间接地考虑了空气和轨道不平顺对高速运行列车荷载的影响,考虑了扣件系统多层垫片间接触压力的传递和扩散,能很好地模拟列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基系统的动力响应,与实测结果吻合很好。高速列车荷载作用下基床表层的动应力小于20 kPa,动应变处于10με量级,表明路基处于小应变和弹性变形状态。该模型可用于深入研究高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力学行为,为高速铁路无砟轨道结构及路基设计、优化提供一种有效的计算分析手段。     

基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

地震作用下高速铁路列车—无砟轨道—桥梁系统动力响应及列车走行安全研究

在总结和吸收既有研究成果的基础上,以铺设CRTSⅡ板式无砟轨道的高速铁路简支梁桥为工程背景,对地震作用下高速铁路列车—无砟轨道—桥梁的动力响应及列车走行安全性进行系统研究,提出地震时不同条件下高速列车在桥上安全运行限速     

高速铁路无砟轨道运营初期钢轨伤损分析及对策措施

在高速铁路无砟轨道结构中,作为轨道结构最重要组成部件的钢轨伤损时有发生 以上海局管内已开通运营的沪宁城际、沪杭高铁、京沪高铁上发现的钢轨伤损为例,总结高速铁路开通运营初期钢轨伤损的特点,分析伤损产生的原因,提出针对性对策措施,为高速铁路养护维修,特别是开通运营初期的高速铁路钢轨养护维修提供经验.     

高速铁路无砟道床伤损判定关键指标优化北大核心

结合TG/GW 115—2012《高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)》和工程实践经验,对无砟道床伤损等级判定指标进行了优化。建议《高速铁路线路维修规则》(报批稿)中高速铁路无砟道床伤损分类沿用现行维修规则中的分类方法,并增加CRTSⅢ型板式无砟道床伤损形式。无砟道床伤损等级划分由三级调整为两级,对Ⅰ级伤损应做好观测、记录、分析,对Ⅱ级伤损列入维修计划并适时修补;将CRTSⅠ型板式无砟道床砂浆层离缝判定指标中的对角线长度替换为离缝长度,并给出了其等级判定标准;将CRTSⅡ型板式无砟道床砂浆层伤损等级判定指标中的“离缝深度、离缝对角线长度”修改为“离缝面积比”,并给出了其等级判定标准;将无砟道床伸缩缝嵌缝材料的离缝、开裂、缺损统一判定为失效。