高速铁路无砟轨道施工技术难点分析

与传统轨道相比,无砟轨道具有可靠性和稳定性更高的优点,突破传统轨道对列车速度的限制,成为高铁安全运行的重要保障。基于此,本文笔者就高速铁路无砟轨道施工技术难点进行简要阐述。仅供业内同行参考。     

高铁有砟轨道路基注浆过程冒浆分析和控制

采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立高铁有砟轨道路基三维注浆模型,以注浆压力、注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距为主要参数进行了数值模拟研究。研究结果表明：上表面通量可很好地表征冒浆情况,上表面通量与注浆压力具有显著正相关性,注浆压力每增大0.1 MPa,通量线性增大约0.05 kg/m²·s;注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距的增大会使表面通量减小;注浆压力对冒浆影响最为显著;采用袖阀管分段和施加上盖层的联合注浆方法能有效控制高铁路基注浆过程中的冒浆问题。     

高速铁路双块式无砟轨道车辆荷载动态传递特征

为研究车辆荷载在无砟轨道中的传递特征,建立车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对车辆荷载在无砟轨道主体结构内的动应力和振动加速度传递规律进行研究,并对行车速度、结构尺寸及层间接触状态等影响因素进行分析.结果表明:车辆荷载的主承载区分布在道床板内,垂向动应力峰值在0.1 m深度之内衰减73%;车辆荷载的主振动区主要分布在道床板内并传递至支承层,垂向加速度峰值在0.1 m深度之内衰减89%;轨道结构动态受力及振动响应均随行车速度的增加而增大;适当减少轨道结构宽度,对其受力和振动特性影响较小.无砟轨道结构层间插入隔离层,可减小轮轨动力响应及轨道结构动态受力,但结构层间垂向加速度明显增大,插入弹性层,可减小钢轨垂向加速度,但对轮轨动力响应、道床板和支承层动态受力及振动特性影响较小.所得结论可为无砟轨道设计和优化提供理论参考.     

高速列车随机激振载荷无砟轨道路基的动应力分布规律

相较于传统的列车-轨道-路基整体耦合三维有限元模型,提出一种优化处理列车荷载的方法,基于多体系统动力学理论建立列车-轨道垂向耦合模型,并通过数值计算得到考虑了轨道随机不平顺条件下的轮轨激振载荷,随后利用二次开发子程序将轮轨载荷导入无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析三维有限元模型,在此基础上研究分析高速移动荷载作用...     

基于DEM-MFBD方法的有砟轨道路基不均匀沉降影响分析

针对有砟轨道路基不均匀沉降现象,开展有砟轨道结构整体变形分析。基于离散元—多柔性体动力学耦合方法(DEM-MFBD),建立了一种简化的2.5维有砟轨道耦合模型,并将其用于有砟轨道细观力学特性研究。基于此耦合模型特性,提出荷载及刚度折减方法,对不同路基沉降波长、幅值下有砟轨道结构整体受力变形进行计算分析,在此基础上研究路基不均匀沉降对轨枕空吊的影响规律。结果表明：路基沉降幅值和波长的增加均导致轨道不平顺明显增大,并促使道床应力集中位置外扩;钢轨沉降面积与路基沉降面积的比值(S₁/S₀)可以反映轨枕空吊情况;路基沉降幅值为10~15 mm时出现轨枕空吊,建议沉降限值不超过10 mm,以便工务部门控制轨枕空吊和轨道不平顺等病害。     

Beam-track interaction of high-speed railway bridge with ballast track

Based on the construction bridge of Xiamen-Shenzhen high-speed railway (9–32 m simply-supported beam + 6×32 m continuous beam), the pier-beam-track finite element model, where the continuous beam of the ballast track and simply-supported beam are combined with each other, was established. The laws of the track stress, the pier longitudinal stress and the beam-track relative displacement were analyzed. The results show that reducing the longitudinal resistance can effectively reduce the track stress and the pier stress of the continuous beam, and increase the beam-track relative displacement. Increasing the rigid pier stiffness of continuous beam can reduce the track braking stress, increase the pier longitudinal stress and reduce the beam-track relative displacement. Increasing the rigid pier stiffness of simply-supported beam can reduce the track braking stress, the rigid pier longitudinal stress and the beam-track relative displacement.     

基于TQI与沉降关联性分析的高铁路基服役状态监测

普速铁路常用的有损检测不适用于高铁无砟轨道，目前，高铁路基状态检测多依赖于轨检车无损方法，但轨道质量指数（TQI）仅代表轨道几何状态，无法直接反映路基服役状态且无法判定病害程度。鉴于此，以沪宁城际高铁为对象，采用轨检车检测与工后沉降观测手段，开展高铁路基服役状态监测研究。在绘制全线TQI数据图及工后沉降曲线的基础上，针对TQI与沉降超限做关联性分析，结合地质雷达、波速仪等下部结构探查，提出了"TQI+沉降值+下部扫描"比对筛查的高铁路基服役状态监测方法，并与路基病害工况进行对比验证。结果表明：TQI异常与沉降超限无互相包含关系，且极大值区间互不对应；对比TQI超限次数与幅度，沉降超限与TQI超限次数的相关性更大。相比于侧重TQI评定的传统方法，核减了TQI超限的非病害工况，增加了TQI未超限的病害工况，与高铁现场实际工况更相符。     

基于傅立叶变换法的高速铁路轨道振动分析

建立轨道结构三层弹性梁模型,考虑轨道不平顺对振动响应的影响,利用傅立叶变换法求解振动位移.通过计算我国现有几种高速动车组运行时引发轨道结构的振动位移响应,得到轨道结构的振动加速度,分析了轨道不平顺及列车速度对振动幅值的影响.研究表明,较差的轨道不平顺状态及列车高速运行的组合情况下,轨道振动响应幅值将迅速增大.     

高铁软基工后沉降特性与加固效果

高速铁路深厚软土地基的工后沉降控制是世界性难题，为此，依托于沪宁城际高速铁路，统计分析100余公里路基段3 a运营期的沉降监测数据，将工后沉降划分成可以评价沉降控制效果的4个等级，并结合沉降推测评估，将其区划为稳定、基本稳定、临界超限与超限4个状态；针对地基处理措施工后沉降控制效果分析中传统方法存在的问题，提出"当量软弱土厚度"概念，可量化分析地基处理措施的工后沉降控制效果。分析表明：高铁路基的工后沉降与当量软弱土厚度成正相关关系，不同处理措施加固地基存在一个"临界"当量软弱土厚度，桩板结构处理的地基沉降处于临界超限时，对应的当量软弱土厚度是桩筏复合地基的1.7倍，是桩网复合地基的2.2倍；桩板结构处理的地基单位当量软弱土厚度工后沉降值仅为桩筏复合地基的59%，桩筏复合地基是桩网复合地基的76%。     

高速铁路随机振动轨道动力响应的概率分析

视车辆、轨道为一个系统,利用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的"对号入座"法则建立该系统的竖向振动方程,考虑轨道随机不平顺,得到列车5种运行速度下轨道的随机动力响应.列车每种速度下每次得到的轨道动力响应最大值视为随机变量的一次观察值.计算结果表明:列车每种速度下钢轨和轨道板的位移最大值、加速度最大值、车轮加速度最大值以及轮轨力最大值等随机变量均服从正态分布;随着列车运行速度增加,轮轨力最大值随机变量的均值和轨道动力响应最大值随机变量的均值亦增加.     

求解高速球轴承载荷分布的简化矩阵模型

给出了根据滚动体高速运转时几何参数和力能参数的变化特征,将高速球轴承载荷求解方程组简化为基于杆系有限元方法的矩阵模型。通过分析内圈平衡方程,发现杆件有限元模型中的参数在计算过程中具有独立变量,并且包含已知变量,进而对有限元模型进行了降阶简化,得到了4阶矩阵模型,较大程度地简化了载荷分布计算,且其形式尤其适于MATLAB矩阵求解,程序编写变得简单,提高了计算速度,改善了计算的稳定性。最后通过算例比较说明了本文方法的正确性,可以替代传统的计算方法。