双块式无砟轨道道床板施工裂缝形成与整治探讨

无砟轨道道床板施工是无砟轨道施工的最后一道关键工序,其精度控制是保证列车安全舒适运行的前提。如何控制和减小道床板裂缝宽度,延长其使用寿命是施工的技术关键所在。本文着重以双块式无砟轨道道床板施工为例,对道床板裂缝形成原因进行了分析,提出了缩小裂缝宽度,以及整治和修复裂缝的建议措施。     

高速铁路环氧沥青混凝土基础结构动力响应及设计

为探究沥青混凝土基础结构(ACS)在高速铁路无砟轨道的应用前景,提出了一种环氧沥青混凝土基础结构(EACS),并开展EACS动力响应与设计研究.首先,借鉴CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道和公路沥青路面的设计指标,建立EACS评价指标体系;然后,数值模拟了高速列车荷载下EACS结构的动力响应,确定EACS结构的设计指标要求;最后,借鉴环氧沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用经验和CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道沥青混凝土防水层SAMI的设计要求,对EACS用环氧沥青混合料进行材料设计,以评价ACS结构在高速铁路无砟轨道轨下基础中的适用性.研究结果表明,所设计的环氧沥青混凝土能够满足高速铁路轨下基础结构的使用要求,EACS层厚度宜取35 cm.     

基于图像结构信息的隧道衬砌裂缝实时快速识别

裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,裂缝检测是后期隧道养护的前提。在图像采集过程中对隧道衬砌裂缝进行实时快速识别,对提高隧道病害检测效率具有重要的意义。针对传统的裂缝图像识别方法存在运行速度慢、效率低等缺点,提出基于图像结构信息的隧道衬砌裂缝实时快速识别方法。首先,将图像结构信息用图像像素的灰度均值、标准差和结构元素掩码表示;其次,采用不同方向的结构元素掩码对采集的当前图像进行卷积运算,并计算当前图像与样本图像之间的亮度信息和对比度信息;最后,计算图像结构信息因子,实时快速识别出衬砌裂缝,并通过接受者操作特征(receiver operating characteristics, ROC)曲线估计最优参数和最佳阈值。现场实验结果表明,算法的识别时间远小于图像的采集和存储时间,识别速度快且准确性高,可显著提高隧道衬砌病害的检测效率,具有一定的工程应用价值。     

高速铁路无砟轨道伤损现状

目前,无砟轨道在我国大量铺设,但随着近几年的运营,无砟轨道的伤损也相继出现。主要介绍了轨道板伤损、水泥乳化沥青砂浆填充层伤损、挡台伤损、底座板伤损、道岔区轨枕埋入式及板式无砟轨道伤损,分析了现象和成因,为以后设计、施工、维修提供便利。     

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构动力特性分析

为了分析京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的动力响应,通过建立无砟轨道结构-下部基础结构动力有限元分析模型,得到了结构前10阶模态和不同列车速度下无砟轨道结构的动力特性.分析结果表明:桥梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的自振频率都比规范的限值大,说明桥梁有足够的刚度保证列车行驶的安全性和舒适性;桥梁上板式无砟轨道结构的前10阶振型中大部分振型表现为横向扭转,桥梁结构横向刚度相对较小,在实际的高速铁路桥梁结构中应注意桥梁的横向稳定性;无砟轨道结构各个构件的竖向位移、竖向加速度、板底水平拉应力及CA砂浆层竖向压应力均随列车速度的增大而逐渐增大;线下基础结构顶面竖向压应力存在转折变化点.     

无砟轨道层间动水流速三维分布特性

针对列车荷载下无砟轨道层间裂缝内的动水流速分布问题,应用流固耦合计算理论,建立层间裂缝内水流速度计算模型,采用多钢轨支点力的时序式加载模式,分析裂缝几何形态、列车运营状态等因素对水流速度的影响.结果表明:随着列车的趋近与远离,无砟轨道层间裂缝内的水流速度呈现周期性的正、负交替变化,其最大正、负水流速度均发生在裂缝出口处,在同一时刻,裂缝内可能会出现正、负水流速度区共存的现象;裂缝几何形态是影响水流速度分布的一类重要因素,水流速度大小与裂缝纵向长度呈先增加后趋于平稳的关系,与裂缝深度呈二次多项式的增加关系,与裂缝开口量呈一次反比减小的关系;列车运营状态是影响水流速度分布的另一类重要因素,水流速度大小与列车速度、列车轴重呈线性增加关系.     

混凝土徐变对柔性车体列车-桥梁系统动力响应影响分析

为了解决高速铁路混凝土简支梁桥徐变引起桥上轨道结构发生附加变形,进而影响桥上列车运营品质的问题,建立了柔性车体列车-桥梁系统动力分析模型,并以高速铁路常见跨度32m和24m预应力混凝土简支梁为例,分析了混凝土徐变对桥上CRTS III型无砟轨道结构附加变形的影响特点,并进一步研究了轨道结构附加变形对桥上列车运行安全性及平稳性的影响规律.研究结果表明:延长铺轨时间可有效防止混凝土桥梁工后徐变引起的轨道结构附加变形量超出规范限值;梁体徐变下挠情况会使梁端区域的轨道结构出现凸起折角,列车通过这一折角时轮对动轴重会急剧减小,可能出现"轮轨分离";梁体徐变对运行舒适性指标的影响远大于对运行安全性指标的影响,同时,忽略车体柔性会低估梁体徐变对车辆运行舒适性的影响.     

严寒地区CRTSⅢ型板式无砟轨道变形与损伤

为探明严寒地区外界荷载对无砟轨道非线性损伤及服役性能的影响,从细观损伤力学角度入手,建立了考虑混凝土塑性和结构配筋的CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基精细化模型,分析了不同路基冻胀下轨道结构变形和底座板损伤规律,并探讨了温度及列车荷载组合作用对结构的影响.结果表明:无砟轨道会因下部冻胀变形产生层间离缝,与冻胀量相比,冻胀波长是离缝产生与发展的主要因素;当冻胀发生在轨道板中部时离缝最大,在底座板凹槽位置时,其上表面混凝土最易出现拉裂损伤;整体降温会加剧底座板损伤,当负温度梯度与冻胀组合作用时,底座板与路基间离缝可达20.8 mm;列车荷载会加剧底座板损伤和减小其作用下方的结构层间离缝,由于"杠杆作用",荷载关于冻胀波峰对称位置处复合板层间离缝峰值比单一冻胀增加了55.5%.     

有砟及无砟轨道结构对货物列车运行安全性的影响

基于列车-有砟及无砟轨道系统空间振动计算模型,采用列车脱轨能量随机分析方法,分别计算货物列车在有砟、无砟轨道上的脱轨全过程,得出2种车轨系统横向振动极限抗力作功及其动力响应,分析货物列车的运行安全性、2种车轨系统的空间振动特性。研究结果表明:与有砟轨道相比,无砟轨道的抗脱轨能力最大可提高45.9%,车速为90 km/h时无砟轨道上车体竖向Sperling平稳性指标、轮对横向力、轮轨竖向力分别减小73.5%,22.1%和27.3%;无砟轨道各部件横向位移、加速度均小于有砟轨道相应值,而钢轨竖向位移大于有砟轨道相应值,但由于无砟轨道竖向位移主要由扣件承担,导致钢轨传至道床板的竖向位移衰减75.3%;无砟轨道各部件竖向加速度均大于有砟轨道相应值,产生的振动、噪声对周围建筑影响更大。建议在重载铁路新线设计中优先采用无砟轨道,但应采取减振降噪措施。     

无砟轨道常见病害及整修主要施工方法探讨

本文结合对遂渝线无砟轨道试验段日常观测,列举了几种常见轨道结构病害;同时从修复材料、修复方法和修复工序方面对病害整治施工进行了阐述,经过修复后一段时间的观测,修复整治效果良好,对今后无砟轨道的管理和病害整治可提供借鉴。     

循环荷载下无砟轨道-桥梁结构体系刚度退化性能

为了预测高速铁路无砟轨道-梁桥结构体系的长期性能演化规律,在充分考虑轨道层间黏结性能的基础上,建立CRTSⅡ型无砟轨道-简支梁桥结构空间有限元模型。基于材料疲劳力学性能的研究,通过1次静力加载,确定材料刚度退化曲线并构造不同服役期时荷载循环加载N次后的等效静力模型,分析结构在列车荷载、温度作用或它们共同作用下的工作性能。研究结果表明:在正温度作用下,结构体系整体在纵向以受压为主;在负温度下,结构体系整体上在纵向以受拉为主;在单线列车荷载下,轨道各层纵向在梁端处受拉、跨中处受压;轨道各层应力随结构服役时间增加不断减小,各层纵向与竖向位移则不断增大;结构各层的应力与位移随结构服役时间的变化规律与材料疲劳性能的3阶段变化规律较相似;结构体系在温度与单线列车荷载共同作用下,有载侧与无载侧的力学反应稍有不同,单线列车荷载的存在仅影响结构服役初期不同侧的响应值,对结构的力学性能随服役时间变化的规律影响不大。     

高铁路基动力荷载传递规律研究

探明列车荷载激励下高速铁路路基结构振动特性和动力荷载传递规律具有重要意义。以云桂高速铁路工程为研究背景,采用现场试验、调研与数理统计和理论分析的方法研究列车荷载激励下路基内动态土压力、振动速度、振动加速度分布特征和传递规律,建立不同轨道型式高铁路基动荷载传递模型。结果表明路基振动荷载传递主要发生在基床结构层内,且基床结构型式和参数对改善振动荷载传递具有显著影响;高铁有砟轨道路基面动应力强度约为无砟轨道的3～5倍,但有砟轨道路基动应力随深度的衰减明显较无砟轨道快;采用双曲线函数可较好描述高速列车荷载激励下路基内动态土压力随深度衰减趋势。该研究可为高速铁路路基结构设计提供参考。     

预制板式无砟轨道界面脱层失效的数值模拟

将温度荷载简化为轨道板内的剪切荷载,分析了无砟轨道结构的层间界面破坏形式与粘结机理;基于黏聚力本构模型与水泥乳化沥青砂浆界面粘结力实验结果,建立预制板式无砟轨道结构界面有限元模型,研究剪切荷载作用下无砟轨道界面应力、界面粘结承载力、界面相对位移以及界面裂缝的演化规律.结果表明:界面剪应力与正应力纵向分布不均匀,在轨道板端部最大,且界面正应力使轨道板在端部竖向受拉;剪切荷载作用下,界面剪应力超过最大粘结强度,造成界面逐段破坏,界面最大粘结承载力为264.8 k N;轨道板相对于砂浆充填层的纵向位移随剪切荷载的增大而持续增大,最终界面出现纵向裂缝,而其竖向张开位移在界面纵向裂缝出现后反而逐渐闭合,界面发生剪切破坏导致无砟轨道结构脱层失效.     

地铁列车作用下不同无砟轨道结构振动响应

建立了单趾弹簧扣件、弹性支承块式、橡胶浮置板式3种无砟轨道的空间振动分析模型和地铁列车-无砟轨道系统空间振动分析方程.分别计算了3种无砟轨道在地铁列车荷载作用下的空间振动响应,并比较了系统响应随无砟轨道类型及车速的变化规律.结果表明,系统振动响应随车速的提高而增大;在车速相同的条件下,无砟轨道类型对钢轨竖向位移、轨道板竖向位移、轨道板竖向加速度、轮轨竖向力、脱轨系数及轮重减载率等响应影响较大,对其他振动响应的影响不甚明显;橡胶浮置板式轨道的竖向位移、横向位移与轨距扩大值最大;单趾弹簧扣件轨道轮轨作用力最大,橡胶浮置板轨道轮轨作用力最小;支承块和浮置板振动加速度明显小于钢轨振动加速度;在3种轨道行驶条件下,随着车速提高列车脱轨系数和轮重减载率均增大,竖向振动加速度最大值、横向振动加速度最大值、Sperling竖向舒适度指标和Sperling横向舒适度指标大致呈现先增大后减小趋势.当地铁列车在80km/h以下的运行速度通过这3种轨道结构时,列车的安全性和舒适性均能得到保证.     

寒冷季节桥上无砟轨道横竖向温度梯度研究

在某客运专线圆曲线段桥上纵连板式无砟轨道中埋设温度传感器,对无砟轨道温度分布进行了长期连续观测,得到无砟轨道温度场分布的时变规律,并建立适用于寒冷季节纵连板式无砟轨道横竖向温度梯度荷载模式.结果表明:轨道结构的温度变化以日为周期,随着距表面深度的增加,无砟轨道内温度变化幅值逐渐减小,峰值时间不断滞后;竖向温度梯度可拟合为指数曲线,与中国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相似;横向温度梯度模式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.     

隧道内整体道床病害整治措施

由于我国无砟轨道的发展起步较晚,隧道结构内应用整体道床铺设无砟轨道的设计、施工及运营经验都比较欠缺,随着无砟轨道技术的推广和应用,长、特长隧道内无砟轨道的运用已成为一种趋势,其中道床病害问题也越来越突出.本文以实际隧道工程内整体道床病害整治为例,分析了隧道内道床病害产生的原因,结合病害特点制定了病害整治的原则,并有针对性的提出了整治措施,对道床下沉病害采用了压注新型双组份聚氨酯膨胀材料,通过调整注浆材料体积膨胀量控制道床抬升高度,经通车运营检验,整治措施效果良好,可为隧道内整体道床的同类病害整治提供借鉴.     

春季纵连板式无砟轨道非线性温度分布

为得到圆曲线上无砟轨道结构温度场分布的时变规律,在某客运专线圆曲线段上的CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道中埋设温度传感器,对其温度分布进行了长期连续观测,在大量测试数据的基础上通过概率统计获得无砟轨道横、竖向温度梯度荷载模式.结果表明:无砟轨道结构在与外界的热交换过程中,其内部竖向和横向温度呈非线性分布;轨道结构温度随着环境温度变化呈现周期性变化;随着与表面距离的增加,不同位置处出现温度峰值的时间存在明显滞后,轨道结构底部出现温度峰值的时间比顶部延迟约5 h;无砟轨道竖向温度梯度分布曲线符合指数分布规律,与中国铁路设计规范规定的箱梁竖向温度梯度分布曲线在形式上较为相近.     

西南山区货运为主的铁路隧道内无砟轨道适应性探讨

西南山区的工程地质与水文地质、地应力特别复杂,既有隧道无砟轨道病害多,多年以来相关设计、施工及养护维修单位对无砟轨道在西南山区的适应性都有争论,对货运为主铁路隧道内轨道结构类型是否采用无砟轨道,是否全面推广无砟轨道的问题更是持谨慎态度。     

高速铁路无砟轨道的维修与养护技术研究

无砟轨道是告诉铁路轨道结构发展方向。随着我国客运专线的快速发展,对新型无砟轨道结构养护维修研究十分必要。本文介绍了无砟轨道结构的特点和检测设备．并探讨了无砟轨道结构的养护维修技术。     

京沪高铁淮河特大桥无砟轨道CA砂浆施工技术

京沪高铁淮河特大桥采用CRTS_Ⅱ型无砟轨道板新技术,采用CA砂浆填充轨道板与底座板的空隙,并支撑轨道板、缓冲列车高速运行时带来的冲击力.CA砂浆施工是最关键的技术,是是否能够满足今后正式运营和使用寿命的主要保证,该文主要介绍CA砂浆施工关键技术.