铁路路基施工技术探究

在铁路施工的过程中，铁路路基必须具有足够的耐久性、稳定性以及强度来承受轨道结构所传递而来的交通荷载，作为支承轨道结构的基础，是铁路工程中不可或缺的一部分。下文笔者根据实际施工经验，对铁路路基施工技术进行探究，以供参考。     

板式轨道–路基相互作用及荷载传递规律的物理模型试验研究

全面地介绍了一种全比尺路基动力试验装置,可用于轨道结构与路基之间的动力相互作用以及路基和地基长期变形等方面的试验研究,报告了前期试验中针对高速铁路板式轨道与路基的动力相互作用以及列车轮轴荷载在轨道结构和路基中传递规律的一些重要结果。首先,总结了试验中列车荷载传递到轨道板上的分布规律,通过与理论模型的对比分析,提出了一种简便可靠的荷载分布简化模式用于路基的动静力分析;其次,分析了轨道结构和路基的动力响应与加载频率之间的关联性,并通过集中质量模型讨论了共振发生机理和共振频率的确定方法,结果表明系统存在一个共振频率在16 Hz左右,此时系统的各项动力响应达到最大;最后,通过不同频率加载试验确定了路基中沿深度方向动力附加荷载的衰减特性与加载频率之间的相关性。作为研究高速铁路路基和地基的一种有力的综合试验装置,该设备产生的大量试验数据将为进一步研究高速铁路路基中的岩土工程问题提供重要的支撑作用。     

盾构隧道下穿铁路框架桥涵变形控制技术

以济南轨道交通1号线盾构隧道下穿京沪铁路框架桥涵为工程依托,通过数值模拟分析了盾构下穿施工引起的铁路框架桥涵变形及列车荷载作用下的轨道变形规律,提出了盾构下穿铁路框架桥涵变形控制技术。研究表明：（1）位于铁路路基下方的隧道变形明显大于框架桥涵下方,需重点对路基下方的隧道进行加固与变形控制;（2）客车荷载作用下路基变形增大了17.8%,货车荷载作用下增大了27.7%,施工期间对列车进行限速有利于路基变形控制;（3）通过路基段袖阀管注浆加固、施工期间列车限速等变形控制措施,保障了铁路运营安全。     

高速铁路无砟轨道路基动力特性数值模拟和试验研究

高速铁路无砟轨道改变了传统有砟轨道的结构形式,导致列车荷载在基床结构中的分布及传递特性发生变化,研究列车动荷载作用下轨道/路基系统动力相互作用问题已经成为高速铁路路基结构设计中考虑的主要问题.将三维一致黏弹性人工边界单元引入ABAQUS有限元软件,建立以连续轴重荷载组成列车荷载、采用一致黏弹性人工边界单元作为边界的三维无砟轨道/路基有限元模型,选取国家轨道试验中心的无砟轨道结构参数计算得到路基动应力,并与动车组CRH2运行的实测数据进行对比.结果表明两者具有较好的一致性,从而验证了该人工边界单元在无砟轨道高速铁路路基动力响应分析方面的有效性.该边界的成功应用为缩小计算模型、缩短计算时间和提高计算精度提供了解决方案,使得高速铁路路基动力响应的实现变得简单和方便,在个人电脑上即可方便地进行三维计算分析.     

高速铁路板-路基系统静力特性分析

介绍了国内外高速铁路无碴轨道及铁路路基基床研究的发展现状.针对高速铁路列车、轨道、路基相互作用问题,提出了将板式轨道和路基基床结构作为一个系统来考虑.利用有限元分析软件ANSYS建立了三维空间轨道板-路基模型,对板-路基系统在列车静荷载作用下的受力和变形进行分析,为板式轨道和路基基床的设计和力学参数的选择提供依据.     

铁路路基病害类型及其产生机理和检测

对铁路路基中存在的病害进行了分类,分析了各种铁路路基病害发生的机理,介绍了路基病害的检测方法,指出明确各种路基病害的类型及形成机理,并进行准确的检测,是预防铁路路基病害并进行有效治理的基础。     

全风化花岗岩改良土在铁路建设中的应用

由于全风化花岗岩直接作为路基填料会造成比较严重的路基病害.本文从全风化花岗岩及其改良土的工程特性出发,分析了生石灰与水泥对全风化花岗岩的改良情况,结果显示改良土的工程特性好于未改良前的岩体.通过对列车动荷载作用下的无碴轨道路基进行模拟分析,确定边界条件后,分析了列车速度与基床表层厚度及动位移的关系,和动应力与加速度都与轮重的关系.结果表明,改良后的全风化花岗岩可以应用于铁路建设中.     

有砟轨道路基翻浆冒泥模型试验系统的研发与应用

为研究既有线有砟轨道路基的翻浆冒泥机理,自主研发了一套能够模拟循环荷载–湿化耦合作用的模型试验系统。模型试样直径500 mm,由厚度分别为350 mm的路基土和200 mm的道砟组成,整个试样在高强度透明有机玻璃模型筒中制备完成。模型试验系统配备有监测荷载、位移、体积含水率和孔隙水压力的4种传感器,并通过高清相机对颗粒迁移过程进行图像捕捉。基于所研发的试验系统,针对辛泰铁路典型翻浆冒泥病害路段土样,开展翻浆冒泥模型试验。试验结果表明：动孔隙水压力是导致翻浆冒泥病害产生的关键因素。随着体积含水率的增加,动孔隙水压力引起的颗粒迁移量逐渐增加;在饱和状态下,会引起大量颗粒迁移,翻浆冒泥现象显著。试验结束时,道砟污染指数达到25%,在实际工程中已严重影响铁路的正常运营,有必要对污染道砟进行换填。     

动荷载作用下铁路路基翻浆冒泥探讨

结合工程实例,对铁路路基翻浆冒泥机理进行系统的总结和评述,分析列车动荷载对路基翻浆冒泥现象的影响,在路基的不同位置埋设土压力盒,对列车荷载传递规律进行监测。     

铁路路基病害原因及整治措施综述

随着我国经济技术的高速发展，我国的铁路业迅速发展开来，成为我国交通运输中重要的组成部分，但是铁路线路常年不停的运行而且要暴露在自然环境中，受自然环境影响和机车车辆本身的动力作用，轨道的几何尺寸及状况不断发生变化，路基、道床也在不断的变形变化中，加上对其重视及整的力度不够，因此对铁路路基造成许多病害。     

列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基动力性态的全比尺物理模型试验

列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基的振动特性和动力荷载传递规律对高速铁路的设计和运行维护十分重要。介绍了一种全比尺的高速铁路板式轨道路基模型和可模拟真实列车荷载高速移动的分布式加载系统,最高模拟列车速度可达360 km/h。基于该模型试验平台,对中国高速列车以不同速度运行下板式轨道路基的振动和动应力特性进行了试验研究。结果表明轨道结构的振动随着车速的提高近似呈线性增加的趋势;路基结构的振动存在阶段性,列车速度低于180 km/h时振动速度增长缓慢,而后随着速度的增加迅速增大;基床表层的碎石层对振动在路基中的传播有很好的吸收作用。试验发现,尽管无砟轨道路基表面的动应力水平远低于有砟轨道,但无砟轨道路基动应力沿深度的衰减速度要缓于有砟轨道。试验进一步发现,无砟轨道路基动应力的增长模式与列车速度和土体所处深度均有关,基于试验结果提出了用于预测高速铁路路基动应力的经验表达式。     

铁路路基下膨胀土地基浸水响应现场试验

在工程建设中,膨胀土大都属于非饱和土范畴。对高速铁路无砟轨道路基而言,膨胀土的胀缩变形可能加剧线路的不平顺性,影响高速铁路的正常运营。为研究铁路路基荷载下非饱和膨胀土土层在人工浸水后的变形特征,结合云桂铁路建设,设计并开展了铁路原型路基荷载下膨胀土地基现场浸水试验,并监测了从路基填筑开始到人工浸水结束时膨胀土地基与路基本体变形及浅层土水分的时程变化。试验结果揭示了膨胀土地基浸水饱和后的极限相对膨胀量、膨胀变形沿路基横向与地基深度的分布规律以及地基表面膨胀变形沿路基本体的衰减特征。基于试验成果,初步提出了以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。     

铁路路基沉降变形问题的控制方法研究

指出铁路路基在自重力和列车荷载力的作用下,容易产生施工后的沉降变形问题,对铁路路基沉降问题原因进行了分析,并提出控制铁路路基沉降变形的具体方法,以便作为铁路建设工程施工的借鉴参考资料。     

既有铁路病害基床的合理加固深度初探

介绍了国内外新建铁路路基基床表层强化结构的组成及厚度,讨论了列车动荷载在路基面上的分布及沿深度的衰减规律、基床土动强度的影响因素,依据路基稳定必须满足动强度大于动应力的动力学原则,提出了既有铁路病害基床合理加固深度的确定方法,并结合工程实例进行了印证。     

探究铁路路基病害的成因与治理

铁路对于我国交通运输业及社会经济的发展有着重要意义，在正常运行过程中，铁路路基受多种因素的影响出现不同的病害，严重损害铁路的质量。本文主要探讨铁路路基常见病害及其成因，并提出治理主要病害的措施。     

列车荷载对冻土路基动力响应分析

采用有限元软件建立列车荷载作用下冻土路基结构动力反应的数值模型,分析了列车荷载作用下冻土路基动力响应沿深度方向的分布规律,并探讨了冻土层和列车速度对路基振动反应的影响规律。所得结论为铁路路基设计和加固提供了理论依据。     

对软土路基加固与监测

路基是主要把承受路面的汽车荷载作用传递给基层,达到传递和扩散应力的作用。所以路基施工在道路工程中相当重要。在路基施工中经常遇到强度低、压缩性高的软弱土层。本文就路基处理和监测进行探讨。     

高速铁路无砟轨道基础结构垂向位移分布特性分析

建立高速铁路无砟轨道-路基结构动力有限元模型,系统分析高速列车荷载作用下轨道和路基垂向位移在时间和空间上的分布规律,比较轨道不平顺和断面位置对位移分布的影响规律。数值分析结果表明,轨道不平顺和横断面位置对轨道和路基垂向位移分布的影响可以忽略不计;高速列车荷载作用下钢轨和轨道板垂向位移的最大值分别为0.79mm和0.238mm,结果都在京津铁路现场试验实测数据的范围之内;轨道板和底座的垂向位移沿横向衰减非常缓慢,仅分别降低了3.6%和6.5%,沿深度基本没有变化;路基各层面垂向位移在轨道宽度范围内沿横向仅衰减10%左右,轨道宽度范围外位移按指数函数快速衰减,在距离线路中心线3m和4m附近,基床表层和基床底层的垂向位移已衰减一半以上,路基位移沿深度线性衰减,在距钢轨底面4m附近,垂向位移衰减50%左右,到基床底面处位移衰减70%以上。     

季节性冻土区铁路路基动力响应模拟

为了研究列车荷载作用下季节冻土区铁路路基的动力响应规律,采用ABAQUS有限元软件建立京哈铁路路基模型,平衡初始地应力,并以此为基础,对单次列车荷载以及长期列车作用下的高铁路基进行动力响应数值模拟分析。结果表明,在单次列车、列车长期荷载作用下,对比不同时期路基的位移场、应力场变化情况,得出季节性冻土区夏季温度较高时,单次列车荷载下路基表面竖向位移、速度、加速度、应力值均大于冬季,在相同深度处各值的衰减程度也大于冬季;同一时期单次列车荷载与列车长期荷载分别作用下,单次列车荷载作用下的路基竖向位移与应力等值大于列车长期荷载作用下的结果。     

浅述铁路轨枕结构设计方法与分析

针对轨枕在铁路轨道结构中的重要性,通过力学理论,分析研究了在行车荷载条件下,轨枕的应力和变形情况,并根据轨道结构特点而确定其承载能力和稳定性,在重载铁路和非标准铁路发展建设中将起到很大的作用。