季冻区CRTSⅠ型无砟轨道不平顺规律及受力特性

为探讨路基冻胀变形对轨道不平顺及结构受力的影响规律,基于ANSYS有限单元分析方法,以哈大高速铁路冻胀区路基段为研究基础,建立了考虑限位凸台、凝胶树脂及层间粘结接触特征的CRTS I型板式无砟轨道-路基冻胀冻融耦合精细化有限元模型.在此基础上,探讨局部冻胀区路基冻胀变形发生位置、不同冻胀波长及幅值对无砟轨道结构的影响,...     

阴阳坡效应下季冻区铁路路基水-热-力行为与轨道不平顺规律研究（英文）

阴阳坡效应会影响高速铁路路基温度场的分布规律,导致路基表层产生不均匀冻胀变形,进而造成无砟轨道产生静态不平顺,影响高速列车运行的平稳性和舒适性。本文建立了考虑阴阳坡效应的冻土水-热-力耦合模型,探究了季冻区高速铁路路基在冻结过程中温度场发展过程以及土体的变形特性,分析了不均匀冻胀变形作用下的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道钢轨不平顺变化规律。计算结果表明：高速铁路路基左右侧边坡由于所受太阳辐射量不同,阴坡冻结时间早于阳坡,而融化时间却晚于阳坡,这是引起路基不均匀冻胀的关键因素。不同线路走向会影响路基上部的温度变化和表层冻胀量,从而使无砟轨道结构变形存在差异。当线路为东北走向时随着走向角的不断增大,下行线的轨道水平不平顺不断减弱,上行线轨道水平不平顺则稍有增加,最终在南北走向时二者趋于一致。因此,在季冻区铁路选线时应最大程度避免东西走向,以尽可能减弱极端情况下的路基阴阳坡现象。     

板边离缝对桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道动力特性的影响（英文）

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构中的自密实混凝土层损伤会致使轨道板部分脱空,进而影响列车行驶的舒适性、安全性以及轨道板和桥梁结构的耐久性。为研究板边离缝对桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道系统动力响应的影响,基于多体动力学理论,利用ANSYS+SIMPACK联合仿真,建立了考虑墩台纵向支座刚度、轨道结构及层间接触特性的列车-轨道-桥梁一体化动力仿真模型,分析了不同离缝宽度、长度以及离缝位置工况下系统的动力特性,并归纳了板边离缝的长度和宽度的限值。研究表明：在自密实混凝土没有沿轨道板横向完全脱空时,板边离缝对列车-轨道-桥梁系统动力特性的影响不大。当自密实混凝土沿轨道板横向完全脱空时,在离缝长度超过1 m后,系统动力响应变化幅度增大。当离缝长度达到1.6 m时,轮重减载率达到0.769,超过限值,威胁列车行驶的安全性;当轨道板竖向加速度增幅达到250.1%的,将影响轨道系统的使用寿命。     

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。     

基于惯性基准法的短波不平顺影响因素研究

针对轨面短波不平顺敏感因素问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道耦合动力学模型,基于惯性基准法原理仿真检测轨面短波高低不平顺,分析轨道结构及其关键参数对轨面短波高低不平顺的影响.分析结果表明,柔性轨道估算不平顺大于无质量轨道,最大幅值差为0.076 mm,轨道结构振动对轨面短波高低不平顺具有一定影响,主要影响波长范围为0.15～0.46 m;扣件系统垂向刚度对短波不平顺的影响较大,幅值变化明显,波长0.15～0.33 m内轨道谱随扣件刚度的增大显著增大;短波不平顺随扣件阻尼、路基支承刚度及路基支承阻尼的增大而减小,主要影响波长范围分别为0.27～0.46、0.15～0.33及0.28～0.40 m;短波不平顺随轨枕间距的增大而略增大.研究成果可为短波不平顺的维护与控制提供理论依据,为列车运营安全提供保障.     

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.     

连续梁桥上CRTS双块式无砟轨道疲劳特性

为探讨梁轨非线性互制作用下连续梁桥上双块式无砟轨道系统静动力荷载下结构响应,预测桥上无砟轨道结构的疲劳寿命,基于梁轨相互作用原理与车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,以昌景黄铁路某(40+64+40)m连续梁为研究对象,采用有限元方法建立了考虑桥梁、支座、底座板、道床板、扣件和钢轨等构件及结构层间非线性约束的连续梁-CRTS双块式无砟轨道的一体化空间分析模型,研究列车静活载作用下桥梁、道床板、底座板及钢轨的动力响应特性与无缝线路纵向力分布规律,分析连续梁桥上无砟轨道结构疲劳特性。结果表明：温度荷载作用下钢轨最大压应力位于连续梁两端,最大拉应力位于桥梁跨中;竖向荷载作用下钢轨最大拉应力位于连续梁桥墩,最大压应力位于桥梁跨中;制动荷载作用下钢轨拉、压应力极值均位于桥梁桥墩;钢轨纵向力由温度荷载控制,最大应力为143.1 MPa,满足规范要求;列车动载作用下,简支梁和连续梁上钢轨最大拉、压应力相当,道床板最大拉应力出现在连续梁跨中限位凹槽附近,其板底拉应力大于板顶,底座板最大拉应力出现在连续梁主墩附近,且板顶和板底的拉、压应力基本相同;列车动载作用下,钢轨最易破坏处寿命约27.1 a,道床板和底...     

高速铁路混凝土斜拉桥主梁施工控制

以新建安庆至九江铁路长江大桥北汊航道桥为背景,详细论述了混凝土斜拉桥悬臂施工工艺每一施工步骤的受力特点及变形状态,尤其对牵索挂篮的方案选择、刚度确定、简化计算、边界模拟等多个监控计算时重要参数深入剖析,并利用有限元进行监控计算,进行立模标高的确定,同时对于高速铁路无砟轨道桥梁,在关注主梁线形时提出应该关注轨道板底座位置...     

CRTSⅡ型板式轨道CA砂浆层应力波法损伤识别

CRTSⅡ型板式无砟轨道在常年反复的使用过程中,其CA砂浆层易出现层间离缝、脱空等损伤。目前应用冲击回波法对无砟轨道板进行的无损检测需要在轨道板上布置较密的测线,并进行多点激发与接收。这种方法不适合对轨道板CA砂浆层损伤进行快速普查。作者用三维有限元法分析了单点激发下应力波在CRTSⅡ型轨道板中的传播规律。通过比较有无CA砂浆层缺陷轨道板周边的速度或加速度峰值,发现可根据CA砂浆层缺陷引起的速度或加速度峰值的变化率检测缺陷。如果取6%的变化率为阀值,在轨道板周边按20cm的间距设加速度检测点,或按30cm的间距设速度检测点,单点激发即可识别CA砂浆层中40cm×40cm以上的损伤。     

350 km/h高速铁路有砟轨道基床结构的技术条件分析

采用车辆轨道路基垂向耦合动力学模型,研究了轨道高低不平顺下有砟轨道路基动力影响系数φ_i的概率分布特性;根据循环荷载下路基粗粒土典型填料单元模型试验反映出的累积变形状态特征与荷载水平的关系,明确了基床以下填料处于无时间效应变形状态、基床填料处于微弱时间效应变形状态的设计工作状态;以基床结构的动强度、长期动力稳定性、循环变形为设计控制指标,开展了高速铁路有砟轨道基床结构的技术条件分析。研究表明：表征路基承受列车动力效应程度的φ_i沿线路纵向服从对数正态分布;列车荷载作用下,路基各结构层的累积变形状态与填料性质密切相关;基床结构的长期动力稳定性为设计主控因素,据此,提出了适用于350 km/h有砟轨道高铁基床双层结构型式的技术标准建议。     

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...     

U形玻璃钢渠道抗冻胀效果数值模拟

为研究U形玻璃钢渠道在北方季节性冻土区的抗冻胀效果,采用有限元分析软件ANSYS对玻璃钢渠道的温度场和位移场进行模拟分析,研究了衬砌板的冻胀变形.结果表明：与混凝土渠道相比,玻璃钢渠道能使衬砌板的冻胀变位值更加均匀,冻胀不均匀程度也较小,且玻璃钢材料本身具有良好的韧性,适应变形的能力很强,具有良好的抗冻胀效果,值得推广.     

CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆开裂风险有限元计算

工程实践表明,CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆在施工早期阶段具有较高的开裂风险,为揭示CA砂浆开裂的规律,采用有限元模拟的手段对CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆的早期收缩开裂风险进行了模拟计算。结果表明:CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆两侧边的开裂风险远高于板中部分,侧边部位CA砂浆早期收缩应力随着龄期发展不断增大,第6d后开裂风险因子首次突破临界值1;氢氧化钙类膨胀剂可以有效延迟CA砂浆开裂的时间;CRTSⅡ型无砟轨道侧边CA砂浆28d干燥收缩率小于120×10-6时,在整个观测期内无开裂风险。研究结果可为我国CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆裂缝的预防与控制提供参考。     

生态型护岸结构冻胀适应性的试验示范研究

通过对3种生态型护岸结构冻胀融沉变形的观测,分析了格宾网垫护坡和铰链式护坡结构冻胀量的发展变化过程及残余变形的分布情况。根据观测结果分析,得出以下结论：格宾网垫护坡和铰链式护坡结构是柔性护坡结构,整体性好,具有自愈的功能,能够很好的适应冻胀变形;冻胀量的变化与现场试验段土体含水率的分布情况关系密切,本次观测最大冻胀量均发生在渠坡1/2处。     

冻融循环作用下危岩体稳定性劣化机制及敏感参数分析

寒区危岩体常因温度起伏而受到冻融循环作用,使其力学性能劣化;而危岩体失稳破坏的实质是主控结构面的起裂和扩展问题,建立考虑断裂韧度劣化的危岩体稳定性分析方法能为寒区危岩体工程的长期稳定性评价提供理论依据.首先,根据断裂力学及冰冻结分离压力理论,考虑冻融循环作用对岩石Ⅰ型断裂韧度的劣化和结构面冻胀力,构建冻融循环作用下危岩...     

高速铁路无砟轨道路基翻浆模型试验

针对高速铁路无砟轨道出现的路基翻浆病害,构建了足尺的轨道路基翻浆模型试验系统,量测了路基翻浆发生过程中路基的含水率、基质吸力和超孔隙水压力,分析了高速列车动荷载作用下路基动水压力的变化规律,并探讨了高速铁路无砟轨道路基翻浆的机理和影响因素.结果表明:无砟轨道基床表层在雨水入渗条件下基本处于饱和状态,在列车动荷载的长期作用下,易发生翻浆病害;超孔隙水压力的显著增大导致路基发生翻浆,翻浆区域内超孔隙水压力的增量沿基床表层深度方向上保持不变;饱和状态下,底座板两侧路基的超孔隙水压力较路基中心线下更高,更易发生翻浆.降低路基含水率或孔隙水压力可有效地防止和抑制路基翻浆的发生.     

季节性冻土路基变形监测及其稳定性分析

季节性冻土地基具有冬季冻胀、春季融沉的特性,在其上修筑的路基通常产生沉降和滑移变形,最终导致路基失稳.基于上述原因,通过介绍季节性冻土路基冻胀和融沉产生的机理,以及季节性冻土路基变形监测的原则和内容,并结合墨脱公路的监测结果对季节性冻土路基的稳定性进行分析评价.该研究对季节性冻土路基的设计、施工及稳定加固具有重要的指导意义.     

季冻区人工湖岸挡土墙冻害处理技术和经济分析

笔者论述了季冻区人工湖岸挡土墙冻胀的原因、防治措施及处理案例,并详细对项目研究的成果进行了效益评估,为实际冻害防治工程提供了有价值的参考方案.