严寒地区高速铁路全断面沥青混凝土防水封闭结构温度效应研究

我国接近1/3国土面积属于严寒地区。高速铁路路基采用水泥基材料进行局部防水封闭,存在大量结构缝,部分严寒区段防水失效引发冻害。沥青混凝土防水封闭结构具有全断面封闭防水性能,在高平顺性标准和60年使用寿命条件下,沥青混凝土封闭层在高速铁路结构体系中的工作状态复杂,其长期服役风险评估尚待研究。本文通过原位足尺模型试验和仿真分析,研究周期性温度效应作用下基床-沥青混凝土封闭层-无砟轨道结构体系受力变形的时空分布特征及演变规律。研究结果表明:温度效应是造成底座板结构缝处沥青混凝土层受迫拉伸的主要原因;在沥青混凝土表面底座板结构缝两侧铺设复合土工膜可有效改善沥青混凝土防水封闭结构的受力状态,显著降低其拉伸应变;当复合土工膜铺设范围为结构缝两侧各1. 2 m时,应变约减小60%。     

高寒地区高速铁路全断面沥青混凝土防水封闭层抗裂措施研究

为了减小轨道板伸缩缝处温度应力对高速铁路全断面沥青混凝土封闭结构耐久性的影响,本文在京张高速铁路现场试验段采用了2种工程措施:在轨道板伸缩缝和沥青混凝土上面层之间设置复合土工膜;在沥青混凝土层与级配碎石层间设置钢钉。研究了轨道板温度应力对沥青混凝土拉伸应变的影响,并验证了2种措施的有效性。试验结果表明:无工程措施时伸缩缝处沥青混凝土弯拉应变约为600×10-6;在沥青混凝土上面层设置两布一膜后弯拉应变约为400×10-6,在此基础上对沥青混凝土下面层施作钢钉,则弯拉应变减小为140×10-6。     

严寒地区客运专线桥面C40细石纤维混凝土防水封闭层铺装工艺研究

新建北京至沈阳客运专线,采用双线CRTSⅢ型板式无砟轨道,设计时速350 km。安全性与耐久性对桥梁来说非常重要,若桥梁防水系统没有达到规定的要求和标准会造成桥梁结构破坏,尤其对于严寒地区高速铁路,防水混凝土的粉化、起皮、剥落、开裂等现象会破坏防水保护层结构,严重则影响着列车的运行安全。本工程采用防水卷材+C40细石纤维混凝土的复合形式作为结构防水封闭层,提高了防水混凝土的抗裂性和抗冻性。本文详细介绍了采用这种新型C40细石纤维混凝土防水封闭层铺装工艺的特点,从混凝土配比、原材的选择、外加剂的选择都做了一系列的调整和试验,最后确定了最佳的施工配合比、混凝土的塌落度、浇筑方式等一套铺装工艺,为同类工程提供经验和技术支持。     

高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构

提出1种高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构,基于该结构工作状态,分析其主要功能特性,设计碾压密实高模量沥青混凝土。将全断面沥青混凝土防水封闭结构应用于工程试验段,跟踪监测其服役特性。结果表明:试验段轨道结构及路堤基床动力性能均满足规范限值要求;试验段基床含水量维持在8%~18%,受天气影响小,而邻近的纤维混凝土对照段基床含水量为10%~35%,随天气波动显著;试验段沥青混凝土的吸热作用,使得路肩处基床温度较对照段大;试验段路基竖向变形监测值较对照段稍大,但均满足限值要求;试验段沥青混凝土与底座等接触情况良好,无松散剥落等病害,仅在底座板接缝处有数条裂缝,而对照段出现较多的纵横向裂缝,严重影响其防水封闭效果;沥青混凝土修补方便,可维护性高。     

路基沥青混凝土防水封闭结构施工质量控制技术

为保证沥青混凝土的施工质量和实施效果,按照破损类型对铁路沥青混凝土的病害进行分类,结合病害成因,有针对性地提出了铁路沥青混凝土的原材料、配合比设计、施工准备、拌和与运输、摊铺与压实等方面的质量控制要点,利用渗水系数评价了路基沥青混凝土防水封闭结构的防水效果,并指出研发适用于构筑物周围边角压实的专用设备是后续工作的重点。     

我国铁路沥青混凝土技术研究进展

全断面铺筑沥青混凝土是铁路路基防排水技术的重大举措。文章介绍了沥青混凝土的主要性能特点及其在国内外铁路工程中的应用情况,从力学适用性、防水抗渗性和界面安全性3个方面阐述了铁路基床表层铺筑沥青混凝土的关键技术和研究进展,提出了铁路全断面铺筑沥青混凝土机械化施工的合理化建议。     

列车荷载下高速铁路路基沥青混凝土层力学特性研究

运用有限元软件ABAQUS建立高速列车轨道沥青混凝土层路基的动力学分析模型并予以验证,论证沥青混凝土层在高速铁路结构中应用的可行性,分析列车荷载作用下沥青混凝土层的力学特性以及沥青混凝土层厚度、材料弹性模量、列车速度对其受力状态的影响。研究结果表明:沥青混凝土层主要受力状态为纵向受拉,侧向受底座板的剪切作用;沥青混凝土层纵向受力不利位置在底座板伸缩缝处,横向受力不利位置在底座板边缘。建议沥青混凝土层的弹性模量不小于7 000 MPa,沥青混凝土层的厚度应不小于8 cm。     

铁路沥青混凝土温度离析控制技术研究

依托京张(北京—张家口)城际铁路全断面沥青混凝土防水封闭结构的施工,针对沥青混凝土在施工各阶段产生的温度离析现象,介绍了沥青混凝土的施工工艺及其温度控制要求。通过对现场实测数据的分析,得出了沥青混凝土施工过程中的降温规律并分析了造成沥青混凝土温度离析的原因,在此基础上从沥青混凝土的拌和、运输、摊铺、压实等方面提出了控制温度离析的合理化建议。     

沥青混凝土底砟层的工程应用及其设计方法

总结沥青混凝土底砟层在轨道结构中的功能和优势,以及世界范围内沥青混凝土底砟层在实际工程中的应用情况,重点介绍并对比讨论各国沥青混凝土底砟层厚度设计方法及结构和材料设计中的关键指标控制。欧美国家及日本的研究和应用经验均表明,沥青混凝土底砟层能够满足有砟轨道的性能要求,且在防水、减振和降噪等方面具有优势,能够有效降低无砟轨道养护费用,延长使用寿命。目前,沥青混凝土底砟层普遍采用密级配沥青混合料,厚度设计主要参考沥青路面设计方法,以疲劳开裂破坏和永久变形量为主要验算指标。本文所述的应用经验和设计方法,能够为沥青混凝土道砟层在我国的推广和应用提供技术参考。     

有砟轨道沥青混凝土面路基结构温度场特性研究

为掌握有砟轨道沥青混凝土面路基结构的温度场特性,采用有限元分析软件建立有砟轨道-沥青混凝土层-路基结构体系温度场数值模型,结合北京—张家口高速铁路现场监测结果对数值模型进行校核,分析有砟轨道-沥青混凝土层-路基结构体系温度场的时空分布规律及沥青混凝土层厚度的影响.分析结果表明:有砟轨道沥青混凝土面路基结构温度场沿横向呈...     

严寒地区高速铁路混凝土结构耐久性防护技术现状及对策

为提升严寒地区高速铁路混凝土结构耐久性,确保高速铁路混凝土结构在设计年限内安全服役,分析了我国相关行业耐久性设计技术规范中冻融环境下混凝土耐久性提升技术措施的差异,对比研究了常见防护技术性能特点、适用范围及防护效果等。基于我国严寒地区高速铁路混凝土服役环境的特点,总结冻融环境对高速铁路混凝土结构耐久性以及行车安全性的影响,提出严寒地区混凝土结构防护材料技术要求。基于高速铁路立面混凝土结构和平面混凝土结构的特点,有针对性地提出高速铁路混凝土结构防护技术措施,为实现严寒地区高速铁路混凝土结构耐久性的提升奠定基础。     

基于高速铁路路基冻胀的无砟轨道受力特征

研究目的:季冻区高速铁路路基冻胀变形较为普遍,局部冻胀变形会给无砟轨道受力带来较大影响,甚至有可能带来结构层开裂。为此,本文建立高速铁路无砟轨道-路基冻胀耦合计算模型,以路基冻胀变形曲线作为冻胀变形的输入条件,分析路基冻胀变形波长和幅值对不同类型无砟轨道结构受力的影响,同时对CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板凹槽限位优化为凸台限位方案以及下部设置沥青混凝土封闭层的影响进行分析。研究结论:(1)路基冻胀变形幅值越大,冻胀波长越小,无砟轨道结构层应力均越大;(2)双块式无砟轨道在路基冻胀下道床板和支承层应力较大,易产生开裂,不宜应用于季冻区;(3)底座板限位凹槽是CRTSⅢ型板式无砟轨道在基础冻胀变形下的受力薄弱环节,将其优化为凸台后,能够较大程度降低结构在基础变形下受力;(4)在CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板下设置沥青混凝土层时,轨道板及底座板应力均有降低趋势,沥青混凝土层弹模越低,应力降低幅度越大;(5)本研究结论可为基础冻胀变形控制标准的制定和季冻区高速铁路无砟轨道的选型提供参考。     

严寒地区高速铁路板式无砟轨道CA砂浆灌筑施工技术

板式无砟轨道技术是高速铁路的关键技术,在严寒地区建设CRTSⅠ型板式无砟轨道高速铁路,水泥乳化沥青砂浆是关键技术。水泥乳化沥青砂浆的质量不但取决于各种原材料之间的相容性和配合比,更取决于水泥乳化沥青砂浆充填层的灌筑施工技术。     

无砟轨道路基面防水层沥青混合料空隙率标准研究

客运专线无砟轨道基床表层防水用沥青混合料为SAMI混合料。在归纳水工、建筑、铁路等工程用沥青混合料特点的基础上,阐述沥青混凝土用于路基面防水的优良特性。同时,对设计级配曲线偏级配范围上限、中值和下限的3类典型级配的混合料开展室内试验研究。通过定量分析混合料空隙率和渗透系数随沥青用量的变化规律,提出1%~3%可作为路基面防水的SAMI混合料空隙率的技术标准。     

俄罗斯莫喀高铁抗冻胀基床结构研究

研究目的:针对沿线低达-48℃的严寒环境和高达400 km的超高时速,俄罗斯莫喀高铁初步设计采用"0.12 m沥青混凝土+0.28 m级配碎石表层+2.3 m底层"的新型防冻胀基床结构。该基床结构在国内尚无大规模应用经验,为确保其安全性和适用性,本文从防冻胀、列车荷载影响以及沥青混凝土封闭层耐久性三个方面展开全面研究。研究结论:(1)依据俄罗斯相关规范进行的冻深计算结果表明:沿线设计冻深为2.1～2.6 m,初步设计所采用的2.7 m基床厚度满足要求;(2)在验算列车荷载影响时,应考虑强度准则、变形准则以及长期动力稳定性准则;计算结果表明莫喀高铁所采用的基床结构安全可靠;与防冻胀准则相比,列车荷载影响并不控制基床厚度;(3)在长期动荷载作用下,0.12 m沥青混凝土封闭层的使用寿命可超过100年,满足莫喀高铁耐久性要求;(4)该研究成果对于其他严寒地区高速铁路基床结构设计具有借鉴意义。     

基于高速铁路钢桥面耐久性提升的高性能防水铺装体系研究

针对高速铁路钢桥面在长期运营中长效耐久的问题,基于超高性能混凝土的材料特性,提出高速铁路超高性能混凝土防水铺装体系,并应用于苏沪通大桥、荆岳铁路洞庭湖大桥等特大跨度斜拉桥中,同时进行模型试验和理论分析。研究结果表明:可将超高性能混凝土钢桥面铺装结构作为高速铁路钢桥面防护的标准构造;配筋后(直径10 mm、间距100 mm、单层配筋)厚度6 cm超高性能混凝土铺装结构抗裂应力超过17.9 MPa;以苏沪通大桥、洞庭湖大桥为例,铁路钢桥面铺设超高性能混凝土薄层后,弧形切口疲劳应力降低10%左右,轨道下小纵梁与顶板的焊接细节疲劳应力降低超过53%;铺装层弹性模量40 GPa、厚度45 mm时可达到综合性能最优。     

柔性铺装防护体系在铁路钢桥有砟轨道桥面中的适用性

以冷拌树脂沥青混凝土铺装层为研究对象,通过试验研究其在铁路钢桥有砟轨道桥面中的适用性。研究内容包括铺装层耐道砟竖向刺穿疲劳性能和铺装层耐道砟水平向磨耗性能2方面。通过耐道砟竖向刺穿疲劳试验发现,以1. 5倍高速铁路列车轴重循环加载500万次,铺装层未出现明显的局部凸起、磨损、刺穿或破碎现象,状态良好;通过耐道砟水平向磨耗试验发现,在道砟往复摩擦作用下,铺装层与道砟之间的摩擦因数约为1. 06,冷拌树脂沥青混凝土铺装层具有较好的耐道砟水平向磨耗性能。冷拌树脂沥青混凝土铺装层对铁路钢桥有砟轨道桥面具有良好的适用性。     

自密实混凝土技术特点及其在高速铁路中的应用

重点介绍国内外不同行业自密实混凝土技术特点;阐述国内外自密实混凝土常用配合比设计方法特点以及原材料特性和配合比参数对自密实混凝土性能的影响规律和制备要点;对比分析中国大陆、中国台湾、日本、欧洲、英国、美国等国家及地区自密实混凝土标准中工作性能评价方法和评价指标的不同。结合我国高速铁路板式无砟轨道结构(道岔区结构和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构)特点,分析板式无砟轨道结构功能定位对自密实混凝土性能的特殊要求,重点介绍自密实混凝土技术在我国高速铁路无砟轨道结构中的应用历程和现状。工程实践表明,自密实混凝土技术在我国高速铁路中的规模应用较好地完善了自密实混凝土技术体系,推动自密实混凝土技术进步。     

国外板式轨道水泥乳化沥青砂浆技术对比分析

日本和德国均采用水泥乳化沥青砂浆作为板式无砟轨道的垫层材料,由于各自的设计理念和轨道结构不同,两种水泥乳化沥青砂浆也呈现各自不同的特点.本文从原材料、配方组成、性能特点、施工工艺和维修技术等方面,对两种砂浆技术体系进行了系统的研究,建议我国高速铁路应建立具有自主知识产权的板式无砟轨道垫层砂浆技术体系.     

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。