高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道施工关键设备及施工技术研究

研究目的:针对我国尚无高速铁路无砟轨道建设经验及施工专用设备的现状,以修建京津城际第一条设计时速350 km的高速铁路为背景,结合无砟轨道工程技术标准高、施工工艺新、施工设备要求严等特点,在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上,研究解决CRTSⅡ型板式无砟轨道施工关键设备的国产化及施工技术难题.为类似工程提供借鉴作用.研究结论:攻关研制的CRTSⅡ型板式无砟轨道施工专用的铺板龙门吊、双向运板车、轨道板精调系统、水泥沥青砂浆车、500 m长钢轨铺轨机等关键设备,价格较国外进口低1/3以上;通过在京津城际高速铁路无砟轨道工程的应用研究与实践,实现了CRTSⅡ型板式无砟轨道施工关键设备的国产化,并总结形成了一套拥有自主知识产权的CRTSⅡ型板式无砟轨道铺板、铺轨、铺岔等各个工序环节的综合施工技术与工艺.其研究成果,标志着我国铁路无砟轨道施工关键设备进入世界先进行列,促进了我国无砟轨道施工技术的创新和发展.     

双孔预应力非对称无砟轨道板设计与分析

针对我国高速铁路桥上采用的板式无砟轨道普遍存在线间排水困难和板底易出现横向裂缝问题,提出一种新型双孔型板式无砟轨道,采用有限元软件ANSYS建立三维空间模型,分析在2种不同工况下新型轨道板的应力、变形和承载力性能,并在组合外力矩作用下进行预应力非对称配筋设计.研究结果表明,新型双孔型板式无砟轨道可以有效解决线间排水困难问题,与普通无砟板式轨道相比,新型轨道板具有更好的稳定性;在竖向荷载作用下,双孔型轨道板的最大应力、位移和裂缝宽度均满足设计要求;在配筋总量相对较少的情况下,轨道板的非对称预应力筋设计可以有效减小板底裂缝最大宽度,板底抗裂程度相对于普通轨道板增大33.3%,增强了轨道板的耐久性,且经济性能良好.     

平板和框架板无砟轨道结构力学分析

研究目的:平板和框架板无砟轨道是板式无砟轨道的2种基本型式,研究它们在荷载作用下力学响应的差异,为设计、施工提供参考。研究方法:采用有限元理论,建立了平板和框架板无砟轨道的梁-板模型,应用大型有限元工具软件ansys对模型进行求解。研究结果:选用相同的参数进行计算,得出了平板和框架板无砟轨道结构各部分受力的差别,以及荷载作用位置对板式无砟轨道结构受力的影响规律。研究结论:(1)在相同的荷载作用下,框架板无砟轨道除底座纵向正弯矩较平板无砟轨道较小外,轨道板纵横向弯矩、底座纵向负弯矩、底座横向弯矩、CA砂浆调整层反力均较大。(2)仅从轨道结构受力来看,框架板跟平板差异不显著,但由于框架板具有良好的经济性,改善施工性能等优点,在国内具有很大的发展前景。(3)荷载作用位置对无砟轨道结构各部分受力影响很显著,荷载作用于板中和板端为2种最不利作用情况,在无砟轨道结构设计中,应该综合这2种荷载作用方式下的较大值进行设计。     

严寒地区CRTS I型轨道板制造技术

研究目的:哈大客运专线工程项目位于我国东北三省境内,气候条件十分恶劣.在我国甚至在世界范围内,也尚无在如此严寒地区修建无砟轨道的先例.为此,需通过对严寒地区客运专线CRTS I型板式无砟轨道板的生产进行试验研究,解决严寒地区条件下轨道板的耐久性及抗冻性,并形成生产工艺.研究结论:在我国相关行业标准以及客运专线无砟轨道混凝土材料再创新科研成果的基础上,对严寒地区无砟轨道板用钢材、混凝土等原材料经研究提出了技术要求,并优化了预应力混凝土轨道板中预应力体系,形成权限的施工工艺.此技术在严寒地区的成功运用,为今后严寒地区无砟轨道板的生产奠定了坚实的技术基础.     

CRTSⅡ型板式无砟轨道可调高底座板模板的研制与应用

为了解决无砟轨道底座板的施工难题,在施工过程中,引入标准化、模块化的设计加工理念,研制了CRTSⅡ型板式无砟轨道可调高底座板模板,有效地解决了无砟轨道底座板直线段、曲线段和缓坡段施工和平滑过渡的难题,根治了混凝土浇筑烂根等质量通病,提高了无砟轨道底座板施工质量.     

高速铁路主跨450m斜拉桥应用无砟轨道可行性研究与设计优化

大跨度桥梁铺设无砟轨道现已成为扩大无砟轨道应用范围的又一技术难题，因此研究大跨桥上铺设无砟轨道的可行性十分必要。以某高速铁路主跨450 m大跨斜拉桥为例，针对无砟轨道应用的可行性及轨道结构设计参数进行研究，从而为大跨度桥上无砟轨道应用及结构设计提供理论依据。主要结论如下：(1)在大跨桥梁活载、温度等变形条件下，无砟轨道各静、动力学指标均能满足安全服役要求，主跨450 m斜拉桥应用无砟轨道可行；(2)温度组合荷载作用下，桥梁主跨竖向变形曲率半径最小值为191 771 m,满足行车舒适性要求；(3)橡胶弹性垫层可有效协调轨道结构层间变形，显著降低底座动力响应，建议弹性垫层刚度取0.10 N/mm³;(4)轨道板常用板型均满足层间变形不脱空要求，设计布板时应尽量选择板长较小的轨道板；(5)考虑桥梁成桥偏差影响，底座板厚度取220 mm,自密实混凝土层加厚至105 mm。     

圆曲线段无砟轨道横竖向温度梯度研究

研究目的:为得到设有超高的无砟轨道温度场分布的时变规律,建立无砟轨道横竖向温度梯度荷载模式,在某客运专线圆曲线段上CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道中埋设温度传感器对其温度场进行了长期连续观测。研究结论:(1)无砟轨道昼夜温度变化较大,表面最高日温差可达24.7℃,平均日温差达19.0℃;(2)随着距表面深度的增加,无砟轨道温度变化幅值逐渐减小,峰值出现时间不断滞后;(3)底座板底面最大日温差为6.1℃,平均为5.0℃;(4)纵连板式无砟轨道的竖向温度梯度可拟合为指数曲线,与铁路桥梁设计规范规定的箱梁竖向温度梯度分布在形状上较为符合;(5)纵连板式无砟轨道横向温度梯度分为轨道板和底座板两类,轨道板横向温度梯度可采用二次函数拟合回归,底座板横向梯度可采用线性分段函数拟合;(6)研究成果可为我国中部地区高速铁路设计温度荷载模式提供指导作用。     

城际轨道交通桥梁梁端扣件节点间距研究

研究目的:建设城际轨道交通线,为节省土地全线基本以桥梁为主;为减少道砟粉尘影响环境,采用无砟轨道结构.当桥上采用CRTS I 型板式无砟轨道时,受线路小曲线半径的影响,梁缝处扣件节点间距不能满足规范650 mm的要求,影响桥上无砟轨道设计方案的实施.通过研究,提出可行的设计方案,解决梁端扣件节点间距存在的问题.研究结论:通过分析研究钢轨挠度、梁缝处断轨时钢轨弹性挤开量、板端混凝土剪切应力的设计参数、设计工况及评判指标,对梁端扣件节点间距处的轨道结构进行了受力分析,得出梁端扣件节点间距突破规范规定,按725 mm控制的设计方案可行的结论,解决了桥上采用无砟轨道时梁端扣件节点间距制约轨道设计方案的难题.     

国内外无砟轨道的研究与应用综述

研究目的:总结国内外无砟轨道的研究和应用成果,为广大学术研究者提供参考.研究结论:通过国内外无砟轨道的研究和应用分析,针对我国实际情况,应做到:(1) 总结提炼适合我国无砟轨道开发的技术路线,打造以企业为主体、产学研有机结合的研究模式,实现无砟轨道产业化;(2) 成立课题攻关组,对关键技术进行深入研究,破解技术难题;(3) 做好无砟轨道不同结构型式的经验总结和对比分析,研究适合我国高速铁路建设的无砟轨道结构型式.     

无砟轨道轨道板配筋对控制温度裂缝影响的研究

建立板式轨道实体结构力学模型,计算了不同温度荷载和配筋形式下无砟轨道轨道板的应力分布,分析配筋率和混凝土应力对轨道板裂缝宽度的影响,并提出了轨道板合理配筋率,为无砟轨道设计和施工中轨道板温度裂缝的控制提供参考。     

框架桥上岔区板式无砟轨道施工技术研究

研究目的:高速铁路线路要求标准高,受到地形条件的限制,有时不得不将道岔设置在框架桥上.为了最终实现岔区板式无砟轨道布设于框架桥上,研究总结具体的施工技术.研究结论:框架桥上岔区板式无砟轨道施工技术包括铺设高强度挤塑板和滑动层、浇筑底座板混凝土、铺 设道岔板、灌注水泥乳化沥青砂浆、剪切连接道岔板和制作侧向挡块等.框架桥上...     

博格板式无砟轨道在凉水河特大桥简支箱梁上的施工方案

研究目的:介绍京津线应用的博格板式无砟轨道系统,以及在凉水河特大桥简支箱梁上无砟轨道的施工方案。研究结果:对国内首次采用的博格板式无砟轨道系统,尤其是在长大桥梁上应用的全新设计方案,着重进行了技术实施研究,并形成了可实施性技术方案。     

无砟轨道铺装设备的设计研究

研究目的:针对客运专线无砟轨道建设的需求,研究设计无砟轨道铺装设备。研究结果:试制出一种功能完善、适应性强、造价便宜、操作简便的无砟轨道铺装设备,满足施工要求,可在客运专线路基、桥梁上和隧道内铺设轨道板、双块式轨枕、轨排、部分道岔部件,保证了施工质量,且可提高作业效率。     

无碴轨道施工平面控制主要技术标准的研究

研究目的:通过理论研究,对无碴轨道施工平面控制测量的主要技术标准提出适宜的建议。研究方法:结合无碴轨道平顺性铺设精度指标要求,从10 m弦正矢不超过2 mm的限差分析入手,依据误差理论,对平面控制的主要技术标准进行理论分析和估算。研究结果:得出了客运专线无碴轨道铺轨控制基标、施工精密导线以及GPS平面控制的主要技术标准,并提出投影变形控制及施工坐标系统设计的建议。研究结论:客运专线对无碴轨道铺设精度标准的较高要求,进而对施工平面控制测量技术标准要求也显著提高。系统建立适宜精度标准的平面控制基准,是保障无碴轨道铺设精度指标顺利实现的前提。     

遂渝线路基上板式无碴轨道结构设计研究

研究目的:本研究主要为了确定遂渝线无碴轨道综合试验段路基(刚性路基、土路基)上铺设板式无碴轨道的轨道结构参数。研究方法:利用有限元模型,路基按刚性路基、土路基、设与不设混凝土层、轨道板与底座伸缩缝是否对齐等多种工况进行轨道结构各层及基床表层的受力特性分析。研究结果:对于板式轨道没有必要在底座下设置混凝土层。土路基上轨道板与底座伸缩缝错开设置对轨道结构受力较为有利。研究结论:在刚性路基和土路基上,板式轨道可不设置支承层。土路基上设计板式轨道时应尽量减少底座伸缩缝的设置,同时应使轨道板与底座伸缩缝错开布置。刚性路基上设计板式轨道时可根据工程需要来确定轨道板与底座伸缩缝是否对齐。土路基上,在相同条件下,基床表层厚度由400 mm增加到700 mm,各层应力变化很小。     

遂渝线无砟轨道综合试验段桥涵总体设计

研究目的:为了研发具有自主知识产权的桥梁无砟轨道成套技术,积累桥上铺设无砟勒道的设计、建设经验。研究结果:根据我国第一条无砟轨道综合试验段的桥涵设计特点,对无砟轨道桥涵设计过程中的若干技术问题进行了研究、分析、总结。对客运专线无砟轨道桥涵设计具有参考价值。     

大跨梁、简支T梁铺设无碴轨道的可行性

研究目的:利用新北碚嘉陵江大桥作大跨度连续梁桥及简支T梁上铺设无碴轨道的研究,意在突破大跨度桥及简支T梁上铺设无碴轨道的瓶颈,这对我国客运专线无碴轨道铁路的发展将具有极其重要的意义。研究方法:采用理论与实桥试验研究相结合的方法。建立轨—板—桥—墩一体化空间计算模型,线路纵向考虑钢轨、轨道板和底座板、桥梁等的相互作用。施工时安放测试原件,测试验证理论计算参数。研究结果:通过对在建的遂渝线新北碚嘉陵江大桥(94 168 84)m预应力混凝土连续刚构及其引桥24 m、32 m简支T梁上铺设无碴轨道的可行性进行了研究,确定了连续刚构及简支T梁上的无碴轨道铺设方案。研究结论:通过研究认为,在主跨168 m的预应力混凝土连续刚构及其引桥24 m、32 m简支T梁上铺设无碴轨道是可行的,拓宽了无碴轨道的适用范围,为我国客运专线无碴轨道铁路的发展积累了新的理论成果。     

遂渝线路基上双块式无碴轨道综合施工技术

研究目的：随着我国铁路客运专线和高速铁路的发展，摸索适合我国国情的无碴轨道铺设施工技术，总结无碴轨道施工和维修的技术标准，已成为我国铁路发展的当务之急。 研究方法：遂渝线无碴轨道综合试验段是国内首次尝试在路基上成区段铺设双块式无碴轨道。施工中根据设计要求，从实践出发，不断探索和完善施工工艺，研制改进工装设备，从而攻克诸多技术难题，圆满完成了施工科研任务。 研究结果：动车试验各项技术指标均达到或超过了设计要求。试验段的成功建设对我国无碴轨道设计和施工具有重要指导意义。本文对双块式无碴轨道施工技术进行了重点总结，包括控制测量、道床混凝土施工及裂纹防治、低弹模混凝土摊铺、轨排组装与精调等，并对设计和施工提出了改进建议。     

长大坡道桥上单元板式无砟轨道纵向力学特性分析

研究目的:为了分析温度荷载、列车荷载作用下长大坡道桥上板式无砟轨道纵向力学特性,为大坡道上无砟轨道设计提供理论依据.研究结论:本文根据"线-桥-墩"纵向相互作用机理,运用有限元方法,建立了"钢轨-轨道板-桥梁-墩台"纵向一体化计算模型,并编制了相应的通用程序.利用所编制的程序,计算了客运专线上常见的5×32 m简支梁和...