CRTSⅢ型轨道板平整度变化规律分析

为了更好地控制CRTSⅢ型轨道板平整度,以P5600型轨道板为测试对象,对轨道板不同龄期单侧承轨面翘曲量和混凝土抗压强度进行检测,分析其变化规律。结果表明:轨道板脱模后单侧承轨面中央翘曲量小于0.5 mm时,轨道板90 d龄期单侧承轨面中央翘曲量超过偏差限值概率较小;轨道板单侧承轨面翘曲量随龄期的延长而不断增大,但各龄期承轨面翘曲量变化规律基本相同;脱模至水养3 d结束后,轨道板单侧承轨面中央翘曲量增幅较大,随龄期的延长翘曲量增幅逐渐减小;混凝土设计强度比和轨道板单侧承轨面中央翘曲量随龄期的变化规律基本相同。     

高速铁路CRTSⅢ型预制轨道板平面度关键影响参数

针对个别线路CRTSⅢ型轨道板脱模时已存在上拱的问题,建立了轨道板-模板一体化分析模型,研究预应力施加、混凝土收缩等因素对预制轨道板平面度的影响规律。结果表明:预应力及其偏心、轨道板顶面和底面弹性模量差异、养护过程中温度梯度对预制轨道板平面度影响较小,底模承轨槽约束条件下的混凝土收缩是影响预制轨道板平面度的关键因素。轨道板预制过程中混凝土收缩控制试验表明,在保证模板精度条件下,养护过程中补水可显著减小预制轨道板平面度上拱幅值。     

无砟轨道轨道板温度测量与温度应力分析

研究目的:针对秦沈线和遂渝线无砟轨道板存在的问题,对轨道板温度进行全天的测量,总结轨道板温度的变化规律,研究温度对轨道板的影响,根据温度测量结果,进行温度翘曲应力的仿真分析,为板式无砟轨道的结构设计提供参考.研究结论:通过对轨道板进行的温度测量,得出轨道板上表面和底面最高温度较当地最高气温分别高出16 ℃和3 ℃左右,轨道板上下表面的最大温差为10～13 ℃,轨道板侧面的温度梯度接近0.5 ℃/cm的线性变化.通过建立轨道板温度翘曲应力的计算分析模型,得出框架轨道板较普通轨道板发生更小的翘曲位移和翘曲应力;普通轨道板的最大翘曲位移为0.82 mm,框架轨道板为0.61 mm;普通轨道板的最大翘曲纵向应力为1.81 MPa,框架轨道板为1.51 MPa;普通轨道板的最大翘曲横向应力为0.75 MPa,框架轨道板为0.58 MPa.     

CRTSⅢ型先张轨道板翘曲变形成因分析及控制措施研究

针对郑徐客专CRTSⅢ型先张轨道板翘曲变形现象,利用ABAQUS有限元仿真软件建立轨道板翘曲分析模型,从轨道板的结构设计(轨道板自身上下不对称)和生产工艺(预应力筋偏位、混凝土收缩、温度梯度、弹性模量不同、模具承轨台约束)两个方面进行了分析,研究了轨道板翘曲变形的原因(轨道板自身的上下不对称、预应力筋偏位、混凝土收缩以及弹性模量不同等因素综合导致轨道板翘曲,其中混凝土收缩是主要原因),从而给出了相应的控制措施(优化模具柔性支座质量、设置模具整体上移量、设置预拱度、洒水养护等措施),取得了良好的控制效果,以期为同类工程提供参考和借鉴。     

CRTSⅡ型无砟轨道轨道板模板的安装与调整技术

CRTS Ⅱ型轨道板为有挡肩、单向先张预应力板,通过在高精度的钢制模型中浇筑混凝土,经过养护、脱模及自然存放后的混凝土预制毛坯板,然后利用数控磨床依据设计数据对轨道板承轨台进行精确打磨加工,实现高速铁路高精度、高平顺性的要求,毛坯板的制作精度(直线度为±0.3 mm)是保证打磨质量的前提,而模板的安装精度直接影响毛坯质量,以及轨道板打磨的质量和效率。     

有轨电车嵌入式轨道板温度翘曲变形量研究

选取已铺轨并覆盖200 mm绿化土的嵌入式轨道板,对其温度梯度及高程变化进行连续24 h观测,以研究气温变化对轨道板温度梯度及翘曲变形的影响。采用理论方法和有限元数值方法计算轨道板翘曲变形,并将计算结果与实测值进行对比分析,为嵌入式轨道的结构设计提供参考。结果表明:在24 h观测时间内,轨道板温度梯度基本为正,其最大值为10.4℃/m。在最大正温度梯度作用下,轨道板最大翘曲变形为0.028 0 mm。通过理论计算和数值计算得到的最大翘曲位移分别为0.019 4 mm和0.027 0 mm。二者均与现场测量结果接近,验证了温度实测数据、有限元数值计算模型及边界条件的准确性和可靠性。     

轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性影响试验研究

针对轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性的影响进行现场试验,分别从时域和频域对比分析不同轨面不平顺状态下轨道结构的振动响应,重点考虑10～1 000 Hz频率范围内的振动.分析结果表明:轮轨冲击力和轨道结构振动加速度幅值随轨面不平顺幅值的增加而增大,同时也受到轨面不平顺类型和波长分布的影响;轨面不平顺引起的钢轨振动频率主要分布在50～1 000 Hz的范围内,承轨台、桥面板垂向振动频率分布在40～200 Hz的范围内,轨面不平顺的波长分布是影响轨道结构振动频率分布特性的主要因素之一;降低谐波型轨面不平顺幅值0.2mm,可以减小钢轨垂向振动水平14.1dB.建议将轨面不平顺谱加入轨道质量的评价指标中.     

基于图像的CRTSⅡ型轨道板面横向裂纹扩展特征分析

CRTS II型无砟轨道板在长期服役状态下,表面产生裂纹,其位置和方向多种多样。从现场调查情况可以看出,轨道板在承轨台邻近处横向裂纹尤为突出。运用图像处理技术和分形理论对轨道板横向裂纹扩展特性进行分析。计算分析表明:承轨台受荷载作用集中,邻近处轨道板易产生裂纹;轨道板内预应力钢筋边缘易产生先开裂现象,并且裂纹沿着预应力钢筋方向扩展;轨道板裂纹具有分形特征,分形维数随裂纹长度增长而增大,可以作为轨道板裂纹扩展的特征属性指标。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构层间早期离缝研究

在不同气候条件下现场观测CA砂浆灌注施工时的轨道板温度,得到实测的轨道板温度梯度。建立轨道结构力学计算模型,计算轨道板在实测温度梯度作用下的温度翘曲变形及应力。研究表明:气温和太阳辐射是影响轨道板温度梯度的主要因素;板面温度对温度梯度起控制作用;CA砂浆水化热对温度梯度有一定影响;在1d中,轨道板正、负温度梯度的交替变化引起温度翘曲压、拉应力的交替变化,是产生轨道结构层间早期离缝的最主要原因。因此,在早期温度场控制中,可采用有效的隔热或保温措施控制轨道板板面温度,避免出现较大的轨道板温度梯度,导致产生较大的温度翘曲应力,并根据CA砂浆强度增长规律,尽量延长扣压装置和精调千斤顶的拆除时间,从而有效地减少轨道结构层间早期离缝。     

地铁用嵌入式轨道调轨组件优化设计研究

嵌入式轨道作为一种新型减振轨道结构,改变了传统轨道结构离散支撑特性。调轨组件是嵌入式轨道精调施工、状态保持和槽内维护的关键部件,其参数的优化设计对改善承轨槽系统受力,提高地铁轨道质量和保证轨道平顺性具有重要意义。根据地铁荷载特性,建立嵌入式轨道承轨槽系统空间有限元精细化模型,对调轨组件的弹性模量、关键尺寸和布置间距关键参数进行优化分析。结果表明:为保证结构强度、足够的支撑能力和轨道的高平顺性,调轨组件弹性模量取值范围宜为0.4~0.8 GPa,宽度宜取60~80 mm,间距宜取为600~1 000 mm;每块长约5 m的轨道板中调轨组件组数不宜少于5组。     

有轨电车嵌入式轨道结构几何形位的变化特性分析

基于弹性地基梁理论,建立路基上嵌入式轨道结构有限元模型,分析不同温度荷载作用下轨道结构的温度翘曲变形及几何形位变化特性。结果表明:不同温度荷载作用下,轨道高低及轨距变化量均小于允许值,满足轨道平顺性要求;随着温度幅值的增加,轨道板温度翘曲变形及轨道不平顺性加剧,且轨距变化量与轨道板温度翘曲基本成正比;与温度梯度荷载作用相比,轨道结构整体温度变化对轨道不平顺性的影响更为显著;门形钢筋可以为轨道板提供足够的限位能力,有利于轨道板中部的平顺性,但可能造成相邻轨道板间的高低不平顺。     

温度应力作用下无砟轨道板的竖向变形特征分析

为研究轨道板在温度作用下的变形和竖向温度场的变化规律,对轨道板板角、板中等多点位的竖向位移及温度进行了长期的统计分析。结果表明:轨道板在环境温度影响下整体翘曲位移变化呈现规律性,一天中在午间高温时所产生的中部上拱变形量大于晚间的凹形翘曲变形量,且边缘处的竖向变形最为明显;板面下20 mm深处和180 mm深处的温度变化存在3 h的相位差值;夏季时板面温度与环境温度呈非线性关联,而冬季时环境温度和板面温度呈现为线性关联;板的向下位移量大于板的向上位移量。     

无砟轨道连续梁桥与道岔纵向相互作用规律的研究

建立了无砟轨道线桥墩一体化计算模型,用数值模拟法,以一组60 kg/m钢轨客运专线18号可动心轨道岔布置在连续梁上为例,通过两种类型("门"形筋混凝土道床、带限凸台的道床板)无砟轨道桥上无缝道岔与有砟轨道桥上无缝道岔基本轨温度附加力、基本轨伸缩位移的比较,表明:无砟轨道桥上无缝道岔温度附加力分布规律、钢轨位移分布规律与有砟轨道桥上无缝道岔相似,"门"形筋及带限位凸台无砟轨道桥上无缝道岔因道床阻力大,尖轨及心轨相对道岔板的伸缩位移要小;对于带限位凸台的无砟轨道结构计算结果表明:单个凸台的支座刚度＞250 kN/mm时,凸台支座胶垫的压缩量＜1 mm.道岔板不同温度变化幅度的计算结果表明,随着道岔板日温差增大,基本轨温度附加力、伸缩位移、翼轨末端间隔铁受力、直尖轨尖端相对道岔位移、转辙器道岔板受力、辙叉道岔板受力均随之减小,而心轨尖端相对道岔板位移、导曲线道岔板受力、连续梁固定墩受力则随之增大.     

不同累积概率不平顺状态下轨道板离缝损伤研究

为明晰线弹性模型与非线性损伤塑性模型在无砟轨道不同状态下的适用范围,研究层间离缝纵向扩展过程中轨道板在列车动荷载作用下的损伤萌生扩展规律,基于ABAQUS有限元软件建立CRTSⅠ型板式无砟轨道空间实体模型,以不同累积概率不平顺状态下的扣件支点压力作为荷载激励,分别采用线弹性模型与非线性损伤塑性模型描述轨道板混凝土应力-应变关系,对比分析整体轨道板在2种本构模型下的受力状态,分析其在轨道板-CA砂浆层层间离缝状态下的动力损伤规律。研究结果表明：在轨道结构正常状态下,各累积概率不平顺状态下的轨道板纵、横向拉应力水平较低,可采用线弹性模型简化计算;层间离缝状态下,轨道板上表面将承受较大拉应力而使轨道板受力进入塑性软化阶段,此时可采用非线性损伤塑性模型描述轨道板损伤的萌生、扩展过程。10%～90%累积概率不平顺状态下,轨道板损伤萌生所需离缝纵向长度处于820～890 mm之间,99%累积概率下仅需580 mm。轨道板损伤首先产生于第2组承轨台周围的轨下对应区域,随离缝纵向发展同时向板中与板边扩展直至贯通;轨道不平顺状态越差,轨道板损伤萌生与达到最大拉伸损伤所需离缝纵向长度越小。损伤所产生的塑性...     

高速铁路轨道几何状态的车载摄影快速检测方法与试验

为实现高速铁路轨道静态几何平顺性的快速检测与准确评估,本文提出基于车载近景摄影采集轨道数字图像以检测轨道线形的方法。采用轨面移动平台搭载数码相机采集连续高分辨率数字影像,以轨道板和轨道面稀疏布设的像控点作为约束条件,使用近景摄影测量空间解析几何模型,平差解算轨道测点三维坐标。仿真计算结果表明:车载近景摄影测量轨道平面坐标的精度为0.2mm,高程精度为0.3mm;在杭甬客运专线无砟轨道上的现场试验结果表明,车载摄影沿轨向测量的绝对坐标精度为0.6mm、垂直于轨向的精度为0.8mm,沿轨向的相对精度为0.2mm、垂直于轨向的相对精度为0.7mm,验证了车载摄影测量方法用于轨道静态几何参数检测的可靠性与高精度潜力。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道疏控技术方案研究

研究目的:为有效缓解高温作用下Ⅱ型板胀板问题,从源头上削减因轨道板变形受限而形成的温度力,有必要开展Ⅱ型板应力疏控技术方案研究。通过分析桥上和路基无砟轨道结构特点,研究提出连续式无砟轨道单元化和弱纵连方案,运用解析法和有限元法对解锁单元长度、填充材料弹性模量等关键参数进行分析;并基于建立的有限元模型研究单元化后的控制方案,提出轨道板上拱评估方法和限值。研究结论:(1)路基和桥梁地段Ⅱ型板在高温作用下受力特性基本一致,通过解析法分析伤损状态下上拱临界波长为19 m,建议以3块板为一单元进行解锁;(2)分析了宽窄接缝局部和全部填充低弹模高韧性材料弹性模量的影响,采用全填充方案对填充材料弹性模量的取值范围更有利;(3)当轨道板单元化后,均匀植筋更有利于限制高温作用下轨道板的位移;(4)提出了基于轨面高低变化量和轨底-板面高差变化量识别轨道上拱的方法,应重点关注高温季节轨面高低变化量大于2 mm的区段;(5)本研究可为连续式无砟轨道上拱整治提供借鉴和参考。     

某线震后轨道设计方案研究

2022年1月8日门源发生6.9级地震,造成某线隧道二衬坍塌、桥梁梁体移位、接触网脱落等基础、设备严重损坏,并伴随钢轨折断、扣件脱落、道床倾斜等轨道震害,是我国高速铁路首次遭遇的强震作用下严重受灾事件。结合震后预测余滑变形量水平150～300 mm,垂向100 mm条件下,在设防区段提出一种“三孔连体套管承轨台可调式WJ-8型扣件+长枕埋入式单层道床预留切割孔”新型大调整量无砟轨道结构方案。其中,三孔连体套管承轨台可调式WJ-8型扣件在既有WJ-8型扣件基础上通过增设铁承轨台、调距块和三联套管等部件可满足单股钢轨左右位置调整量达152 mm,长枕埋入式单层道床中预留切割孔,便于在基础变形超出扣件调整范围后切割纠偏;通过对余滑变形后线路拟合获得拨距包络图,确定了大调整量无砟轨道铺设范围。     

高寒地区混凝土基床结构对无砟轨道平顺性的影响

混凝土基床是解决高寒地区高铁路基冻胀问题的有效手段,但随着环境温度的变化,混凝土基床形变会对轨道平顺性产生不利影响。在某新建高速铁路约400 m长的混凝土基床路基段开展了为期一年的轨道平顺性监测,记录不同环境温度下的轨道平顺性状态。数据分析表明:轨道轨向变化量处于-0. 3～0. 4 mm之间,且90%以上处于±0. 2 mm以内;轨道高低变化量处于±1. 9 mm之间,且变化量绝对值大于0. 5 mm的比例为60. 5%。因此,混凝土基床温度形变主要对轨道高低产生影响。随着一年四季环境温度的周而复始,轨道高低呈现温度升高时变形幅度增大、温度降低时回落的周期性变化,在线路里程方向以11. 3 m的设计长度为周期呈正弦变化。结合上述轨道高低的变化规律,提出2～10℃是较为适宜的长轨精调温度区间,便于控制轨道高低的变化幅度,保证全年轨道质量指数均衡。     

基于有限元-边界元无砟轨道声辐射特性分析

建立无砟轨道系统高频振动边界元模型,运用有限元和边界元相结合的方法,将已经计算出的轨道系统垂向高频振动响应作为声辐射计算边界条件,得到钢轨与轨下结构的声辐射特性。分析结果表明:钢轨和轨道板对噪声的贡献量中,在800～3 000 Hz时主要是以钢轨的声辐射为主,在0～500 Hz时主要以轨道板的声辐射为主;随着距离的增长,轨道系统的声辐射呈线性递减趋势;钢轨部位声辐射要比轨道板部位的显著,平均大15 dB左右,轨腰的声辐射量要比钢轨其他部位的显著。本文预测轨道系统噪声的结果与其它模型得出的结果都有很好的一致性,说明本文的模型与做法是合理可行的,为以后的铁路减振降噪提供了理论依据。     

装配式轨道曲线轨道板调整方法研究

既有的轨道交通装配式轨道在曲线地段通常采用“以直代曲”的方案,为了解决施工阶段扣件水平和高低调整量过大引起运维阶段扣件剩余调整量不足的问题,考虑轨道交通装配式轨道既有方案轨道板类型较少,以及高速铁路板式无砟轨道曲线轨道板扣件调整量较小的特点,分析了80～250 km/h各速度等级标准下不同长度轨道板在曲线地段水平和高低的调整需求量,结合扣件水平和高低的调整能力,提出一种以轨道板承轨台调整为主、扣件调整为辅的新型曲线轨道板调整方法,既能为运维阶段留有足够的扣件调整余量,又能有效控制投资。