基于离散元法的有砟道床阻力特性研究

研究目的:为探究道床纵横向阻力变化特征,本文通过进行现场原位试验并采用离散单元法建立道床-轨枕三维离散元模型,研究道砟级配、轨枕埋深、边坡坡度、道床肩宽对道床纵横向阻力的影响。研究结论:(1)道床纵横向阻力随着道砟级配变宽而增大,当道砟颗粒级配为包络线上下限中间插值及包络线上限时,道床纵横向阻力满足规范要求;(2)道床纵横向阻力随着轨枕埋深增大而增大,当轨枕埋深大于150 mm时,道床纵横向阻力满足规范要求;(3)随着道床边坡坡度变缓,道床横向阻力增大,纵向阻力基本不变,坡度为1∶1.75或更缓时,道床纵横向阻力满足规范要求;(4)随着道床肩宽增大,道床横向阻力增大,纵向阻力基本不变,当肩宽大于400 mm时,道床纵横向阻力满足规范要求;(5)本研究成果对于指导有砟道床设计、施工以及提高有砟道床力学性能具有参考价值。     

道床轮廓测量系统的研制

线路道床及边坡的整形作业,既要保证道床有足够的横向阻力,又要避免道砟的浪费,提高线路道砟资源的利用率,降低线路建设成本.由此可见对道床轮廓的准确测量是十分必要的.以激光测距扫描为基本原理,对激光束扫描道砟表面的回波进行信号转换和处理,将得到的激光发射点到道砟的距离和激光束的角度,形成所测道床的实际轮廓;通过图像比较可得到道床实测轮廓与标准轮廓的偏差:经过系统的积分计算,得到该断面道砟量的盈亏;在车行过程中对道床连续扫描,将全部断面的测量结果进行积分计算,可以得到该段线路道床道砟的总量盈亏,为线路补砟提供准确依据.     

中俄高速铁路有砟道床技术条件分析——时速350 km高铁设计参考与借鉴

为厘清中俄高速铁路有砟道床技术条件差异及其内在原因,通过对两国不同轨距高速铁路有砟道床设计规范及技术条款进行分析,针对莫喀高铁和京张高铁(350 km/h)运营要求,考虑到轨距、温度变化不同因素影响,所得主要结论如下:(1)道床砟肩宜采用无堆高形式,道床边坡宜采用1∶1.75,加强道床夯实。道床厚度宜采用35 cm,如在桥隧地段、路基基床表层采用沥青层、弹性轨枕可降低为30 cm;(2)结合欧洲高铁经验,道床纵向阻力不应小于14 kN/枕,横向阻力不应小于12 kN/枕,可满足时速350 km要求;(3)时速350 km及其以上必须进行飞砟设计和措施研究;(4)时速350 km须进行轨枕设计,可通过形状和尺寸方式。由于轨距不同,建议莫喀高铁轨枕长度采用2.7 m、京张高铁采用2.6 m。     

桥上挡砟板-道床横向阻力试验及分析

研究目的:道床横向阻力是有砟轨道的基本力学参数。为研究挡砟板参数对道床横向阻力的影响,针对有砟道床-挡砟板结构体系,采用5种不同形式挡砟板,通过实尺1∶1道床横向阻力试验,分析不同类型挡砟板对道床横向阻力和挡砟板抗倾覆性的影响。研究结论:(1)使用挡砟板后,由于取消道床边坡,道床横向阻力有所减小,但减小量不大,约为1. 4%;(2)使用挡砟板后,砟肩宽度减小(500 mm、400 mm、300 mm),道床横向阻力和挡砟板抗倾覆性能减小;(3)随"L"型和"倒T"型挡砟板深入道床长度(400 mm、500 mm、600 mm)及外侧长度的增加(0、100 mm、200 mm),横向阻力仅增加0. 1 k N,可认为不影响道床横向阻力,但挡砟板抗倾覆能力得到增强;(4)本研究可为桥上挡砟板选型及优化提供参考。     

地铁减振道床跨人防门设计及施工研究

地铁减振道床相比普通道床在结构设计及施工方面存在较大的区别,通过分析地铁减振道床,包括梯形轨枕道床、橡胶隔振垫道床、钢弹簧浮置板道床的结构设计和技术特点,对跨越人防门时的道床设计、排水衔接、道床与人防门的接口处理进行探讨,并对减振道床跨越人防门的设计及施工要点提出建议。     

列车动力荷载下聚氨酯固化道床设计参数分析

基于多体动力学和有限元仿真方法,提出一种考虑行车荷载的聚氨酯固化道床仿真分析方法。以碎石道床作为对比,分析聚氨酯固化道床的应力特征及传递特性,并研究聚氨酯固化厚度对道床力学特性的影响。研究结果表明,聚氨酯固化道床的应力和路基顶部应力均小于碎石道床,其道砟颗粒能够更好地协同作用,道床应力分布更均匀,道床内应力及传递到路基的力更小;相比碎石道床,聚氨酯固化道床厚度设计值可调节范围更大,可减小至25 cm。     

城市轨道交通整体道床沉降修复技术

介绍城市轨道交通整体道床沉降的修复技术。以某城市轨道线路整体道床沉降为例,提出道床沉降修复原则,推导出轨道抬高量的理论公式,优化线路竖曲线半径,减少道床整治范围。提出并分析6种道床修复方案及特点,阐述新埋短枕方案的工艺原理、施工注意事项等。通过近1年运营实践,道床状态完好如新,验证该修复技术是可行的、可靠的。     

运用探地雷达技术辅助指导道床清筛的探索

目前国内铁路道床清筛主要采用周期修模式,即依据线路通过总质量制定清筛计划。朔黄铁路公司自2014年起运用探地雷达技术检测道床脏污指数,并以此为基础探索道床清筛状态修的新思路。本文对大机清筛后道床脏污指数进行了统计分析,通过现场道床挖验和标定线验证,确定了适合朔黄铁路运煤专线的道床脏污分级标准,得出了道床脏污指数与实际道床脏污率的对应关系,为实现道床清筛状态修提供了辅助决策手段。     

散粒体道床离散单元法分析

探讨散粒体道床新的数值分析方法－离散单元法，建立道床离散单元模型，计算散粒体道床在不同加载情况下道床的应力，并对结果进行分析。     

探地雷达在评价道床清筛质量中的应用

朔黄铁路重载综合检测车在国内首次集成了路基道床检测系统。该系统由朔黄铁路公司与英国Zetica公司联合研发,采用美国GSSI公司SIR-30型4通道探地雷达及英国Zarp雷达处理软件,可对道床脏污指数、厚度等指标进行检测,并得出定量化评价指标。朔黄铁路公司探索性地利用该系统对道床清筛质量进行评价,并对清筛后道床脏污发展情况进行跟踪分析,通过对比清筛前后道床状态数据,验证了检测数据的可靠性及道床脏污数学模型的可信度。     

大秦线人工更换桥梁道砟施工技术

大秦线高运量的运输模式,造成了道床石砟破碎、道床板结失去弹性,雨季时道床严重翻浆冒泥,影响行车安全。路基地段可以用大型清筛机械进行道床清筛,而桥梁部位因桥梁宽度及道床厚度限制,无法利用机械进行清筛,在"集中修"天窗内将桥梁道床进行人工破底清筛,更换为优质道砟,并配合大机捣固道床,可以恢复道床弹性解决翻浆冒泥的设备病害。阐述了大秦线人工破底更换桥梁道砟施工的施工方案、关键施工工艺、施工安全措施及工艺效果。大秦线每年2次"集中修"均在跨丰沙、永定河等特大桥上安排人工破底更换桥梁道砟施工,实践证明确实能有效解决桥梁道床病害,值得既有线铁路解决类似病害借鉴。     

道床裂纹对无砟轨道振动的影响初探

为研究无砟轨道道床开裂后结构受力,将混凝土道床简化为黏弹性连续支承梁,引入损伤函数表达道床裂纹,基于轮轨系统动力学理论,建立考虑道床裂纹的车辆-双块式轨道垂向耦合动力学模型,计算分析了高速车辆通过具有半波余弦不平顺轨道时的振动响应,并分析了车辆速度对轨道有无裂纹时振动的影响.结果表明,道床裂纹对车辆和钢轨的振动影响很小,而对道床本身及其下部结构的振动影响较为显著,道床动弯应力和路基面动应力随着车辆速度的增大而明显增大.     

乌鞘岭隧道整体道床病害原因分析及处理

为了彻底整治乌鞘岭隧道整体道床病害,借助雷达监测、钻孔取芯等辅助措施对病害产生的原因进行分析,并借鉴国内部分隧道采用压注聚氨酯材料抬升整体道床的成功经验对病害进行整治,取得成功。实践证明,聚氨酯注浆抬升整体道床是处理隧道道床沉降的一种简洁高效方法。     

铁路隧道整体道床的沉降与基底状况关系的分析

为查清铁路隧道整体道床破损的原因,研究在列车作用下道床的沉降与基底状况的关系,根据焦柳线银匠界隧道整体道床实际情况建立力学计算模型。采用弹塑性有限元法进行计算,绘出在不同的基底状况下地基弹性模量与铁路隧道整体道床沉降的关系曲线。计算得到的沉降值与实际测得的数据吻合。研究表明:道床的沉降和道床下软基被淘空的情况有关,以道床下软基两端逐步向中间被淘空为最不利情况。道床的沉降和基底的弹性模量成非线性关系,在基底弹性模量不断减少的一个较大的范围内,整体道床的沉降比较均匀,而当地基弹性模量降至30 MPa以下时,整体道床的沉降将急剧加大。利用所绘制的关系曲线,并根据查明的道床基底地质情况可预报该区域的沉降,或根据道床的沉降估计道床的基底情况。通过计算还发现,在基岩、侧沟、边墙、人行道和围岩对整体道床的作用中,围岩的作用有限。     

既有铁路道床脏污状态红外测量技术的研究

根据目前我国铁路道床脏污状态检测方法较落后的情况,提出了一种检测道床脏污状态的新方法。介绍了红外测温的技术原理,并对道床传热特性的理论模型进行了详细阐述。通过室内及现场试验及对试验结果进行的分析,得出红外测温技术是检测道床脏污状态的一种经济、快速方法。     

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。     

预制装配式聚氨酯道床结构研究

提出1种新型预制装配式聚氨酯固化道床结构,依据所提出的设计及施工方案,在国家铁道试验中心建立世界首条预制装配式聚氨酯固化道床试验段,并对预制装配式聚氨酯固化道床、现浇式聚氨酯固化道床结构、普通无砟道床3种轨道结构的静动力特性进行对比试验研究。结果表明:在没有大型养路机械稳定作业的条件下,预制装配式聚氨酯固化道床的纵、横向阻力分别为16.2和13.5kN,具有足够的静态稳定性;在总体轨下结构动位移中,扣件与道床所占的比例约为1∶1,轨下结构刚度匹配合理;预制聚氨酯固化道床结构具有突出的减振效果,分频最大减振效果为29.6dB,对应中心频率为50Hz。     

城市轨道交通整体道床改造工程特点及其实施建议

随着城市轨道交通线路运营年限的不断增长,轨道结构的各种病害逐步呈现,线路的养护维修已成为城市轨道交通维护中的一项重要工作内容.介绍了多个整体道床轨道结构病害处理案例,在此基础上,将整体道床改造需求分为应急抢修、病害治理和环保升级三类,并分析了各自的适用情况.提出了整体道床改造工程的施工特点和实施原则,并针对未来如何更好地实施整体道床改造工程提出了相关建议.     

道碴动三轴试验研究

动三轴试验是当今世界研究道床特性的最重要方法之一。通过动三轴试验，可研究荷载状态、道碴材质与级配以及道床状态对道床累积变形和道床弹性的作用，道床累积变形和道床弹性分别是道床由计划维修向状态维修过渡和轨道结构仿真参量的依据。基于动三轴试验，本文研究了试验前后道碴级配变化、道床累积变形和变形率以及道床弹性随荷载作用次数的变化规律，探索了道碴磨耗特性随重复荷载和材质的变化规律，得到了道床累积变形及变形率在试验开始时较大，随着荷载作用次数增大而减小，最后达到稳定的规律；道床弹性随荷载作用次数的变化规律也是如此，估算了道床最终稳定时的弹性模量，且有道床弹性仅是道碴材质的固有特性，受荷载作用次数和道床状态影响较小的结论。基于动三轴试验结果，对国外现有的道床累积变形模型进行了对比分析，并研究了各自的特点。单独研究道床累积变形和道床弹性在国内尚属首次。     

井点降水在整治隧道翻浆病害中的应用

介绍既有线隧道道床翻浆冒泥病害的成因,阐述通过井点降水的方法整治既有线隧道道床翻浆冒泥病害的基本方法,并在南昆线永乐二号隧道道床翻浆病害整治工程中取得的良好效果。