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板式无砟轨道锚穴部位损伤分布研究

铁道学报 2020年第12期42卷 113-119页

作者：任娟娟李家乐韦凯邓世杰王吉徐家铎长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国铁路上海局集团有限公司合肥工务段安徽合肥230012

在列车荷载及环境因素的长期作用下,轨道板锚穴部位易产生裂纹,对轨道结构服役性能可能产生不利影响。本文介绍了轨道板预应力的张拉施工过程,并基于损伤力学与混凝土塑性损伤模型,建立了纵、横向预应力作用下的轨道板锚穴部位损伤分布... 详细信息

在列车荷载及环境因素的长期作用下,轨道板锚穴部位易产生裂纹,对轨道结构服役性能可能产生不利影响。本文介绍了轨道板预应力的张拉施工过程,并基于损伤力学与混凝土塑性损伤模型,建立了纵、横向预应力作用下的轨道板锚穴部位损伤分布模型,以最大主拉应力、压缩损伤因子及拉伸损伤因子为评价指标,分析了轨道板在预应力施加过程中锚穴部位裂纹损伤的分布状况。结果表明:预应力作用下,纵向锚穴部位最大主拉应力为2.47 MPa,相较于横向锚穴更容易产生初始裂纹损伤;预应力作用下,锚穴部位压缩损伤因子均不超过0.5,压缩损伤范围较拉伸损伤范围小;相较于横向锚穴,纵向锚穴部位拉伸损伤范围已基本扩散至轨道板上下表面,最大拉伸损伤因子可达0.9,应重点关注。

关键词：板式无砟轨道预应力锚穴塑性损伤模型最大主拉应力损伤因子

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板式无砟轨道CA砂浆黏弹性特征

中南大学学报（自然科学版） 2019年第3期50卷 743-751页

作者：任娟娟李浩蓝杜威邓世杰田根源巫江西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为研究砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的黏弹性变形规律,以黏弹性理论与时间硬化率分析方法为基础,拟合得到砂浆的时间硬化率特征参数,通过ABAQUS建立基于时间硬化率的CRTS I型板式无砟轨道实体模型。研究结果表明:基于时间... 详细信息

为研究砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的黏弹性变形规律,以黏弹性理论与时间硬化率分析方法为基础,拟合得到砂浆的时间硬化率特征参数,通过ABAQUS建立基于时间硬化率的CRTS I型板式无砟轨道实体模型。研究结果表明:基于时间硬化率的分析模型能很好地模拟砂浆变形行为,拟合得到的特征参数较为合理;若砂浆初始弹性模量增大,则砂浆在黏弹性变形前、后应变差值逐渐减小,位移差值逐渐增大,位移差值集中于0.2～0.6 mm,变形敏感部位约在板端2.5个扣件间距处。砂浆本身黏弹性特征引起的不可恢复变形是导致砂浆与轨道板层间离缝的重要原因之一。

关键词：板式无砟轨道 CA砂浆黏弹性时间硬化率

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板式无砟轨道轨面变形与路基沉降的映射关系

西南交通大学学报 2017年第6期52卷 1139-1147,1215页

作者：郭宇高建敏孙宇翟婉明西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为研究路基沉降对板式轨道轨面几何变形的影响,基于无拉力Winkler地基叠合梁理论,针对纵连式、单元式两种板式轨道,提出了考虑板底脱空的路基沉降与轨面变形间静态映射关系的计算方法,并对由不同沉降型式引起的两种轨道轨面变形特征及... 详细信息

为研究路基沉降对板式轨道轨面几何变形的影响,基于无拉力Winkler地基叠合梁理论,针对纵连式、单元式两种板式轨道,提出了考虑板底脱空的路基沉降与轨面变形间静态映射关系的计算方法,并对由不同沉降型式引起的两种轨道轨面变形特征及变化规律进行了对比分析.结果表明:纵连板式轨道对基础变形的适应力较单元板式轨道欠佳,底座板与路基间易形成大范围脱空;自重效应下沉降引起的两种轨道轨面变形随基础沉降量的增大差异加剧,且对路基沉降波长极为敏感,当沉降波长达到20 m后,轨下板底脱空现象明显缓解,轨面几何不平顺基本可与路基变形保持一致;路基折角型沉降对轨面平顺性的影响相对平缓,错台型沉降不仅使轨面剧烈弯折,还会导致板底严重脱空,10 mm差异沉降即可引发轨道与路基结构间约8 mm的空吊,给列车运营质量和轨道结构疲劳特性均造成不利影响.

关键词：板式无砟轨道路基不均匀沉降轨面几何变形映射关系无拉力Wmkler地基叠合梁

板式无砟轨道系统对不同抗震体系铁路桥梁纵向地震响应的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第10期48卷 2740-2746页

作者：张永亮于伟栋马华军陈兴冲刘尊稳兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

以某高速铁路大跨度连续梁桥及32 m简支梁桥为研究对象,针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,建立考虑轨道体系纵向约束及摩擦效应的线桥一体化计算模型,对2种不同的抗震体系(延性抗震体系及减隔震体系)进行非线性地震响应分析。研... 详细信息

以某高速铁路大跨度连续梁桥及32 m简支梁桥为研究对象,针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,建立考虑轨道体系纵向约束及摩擦效应的线桥一体化计算模型,对2种不同的抗震体系(延性抗震体系及减隔震体系)进行非线性地震响应分析。研究结果表明:在剪力齿槽弹性工作状态下,轨道体系纵向刚度约束效应对桥梁下部结构地震反应的影响显著,但摩擦效应影响较小,可忽略。桥梁采用的抗震体系不同,在地震作用下轨道系统及剪力齿槽的受力及分布规律也不同。建议强震作用下板式无砟轨道体系的受力分析应合理考虑桥梁不同抗震体系的受力特征。最邻近连续梁的一跨简支梁的剪力齿槽水平剪力远大于其他跨简支梁的剪力,建议该跨的剪力齿槽应加强设计,以避免在地震作用下由于该处剪力齿槽的受力失效导致其他各剪力齿槽的连锁破坏。

关键词：铁路桥梁地震反应线桥一体化模型板式无砟轨道减隔震体系延性体系

漏表面波IMF_(1)能量识别无砟轨道脱空适用性研究

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振动.测试与诊断 2023年第5期43卷 850-858,1033,1034页

作者：马嘉霈袁笙哲肖军华李航潘越苏志鹏同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 广西交通设计集团有限公司南宁530029

为了研究漏表面波法对高铁无砟轨道层间脱空检测的适用性,建立脱空特征指标,通过含层间脱空的板式无砟轨道实尺模型进行试验,建立空气‑无砟轨道耦合有限元模型,分析不同工况下的冲击响应声场分布特征;进一步对漏表面波信号进行希尔伯特... 详细信息

为了研究漏表面波法对高铁无砟轨道层间脱空检测的适用性,建立脱空特征指标,通过含层间脱空的板式无砟轨道实尺模型进行试验,建立空气‑无砟轨道耦合有限元模型,分析不同工况下的冲击响应声场分布特征;进一步对漏表面波信号进行希尔伯特‑黄变换,保留高频特征信号至第1阶本征模函数(intrinsic mode function,简称IMF_(1)),分解低频干扰信号至高阶本征模函数,提出以IMF_(1)能量为特征指标的层间脱空判识方法。研究结果表明:随着脱空长度和脱空至荷载冲击点距离的增大,漏表面波IMF_(1)能量分布呈现正相关变化趋势;IMF_(1)能量对CRTSII型板式无砟轨道板中CA砂浆层脱空0.2~0.5 m较为敏感,基于漏表面波的CA砂浆层脱空检测具备一定理论可行性。

关键词：板式无砟轨道脱空识别漏表面波本征函数第1阶本征模函数能量

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单元无砟道床温度场时空分布非均匀特征

铁道学报 2023年第8期45卷 118-128页

作者：刘钰蒋典佑孙晓丹赵国堂西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 中国国家铁路集团有限公司北京100844

无砟道床温度场是无砟道床温度效应的控制因素。基于传热学原理和实时阴影技术,构建CRTSⅡ型板式无砟轨道单元结构温度场计算模型,研究持续高温环境下温度场的时、空分布特征及在短时气温骤变作用下的演变规律。研究表明:无砟道床的温... 详细信息

无砟道床温度场是无砟道床温度效应的控制因素。基于传热学原理和实时阴影技术,构建CRTSⅡ型板式无砟轨道单元结构温度场计算模型,研究持续高温环境下温度场的时、空分布特征及在短时气温骤变作用下的演变规律。研究表明:无砟道床的温度和温度梯度以天为单位周期性变化。三天持续高温环境下,无砟道床温度逐步上升,温度梯度逐步下降。短时气温骤变引起温度梯度快速变化,但其影响会在次日清晨消失。短时气温骤升使温度梯度明显升高,但在骤变次日之后温度梯度反而低于原气温情况;短时气温骤降的影响趋势恰好相反。任意时刻,温度场沿水平和深度方向均呈强烈非均匀性。水平方向,正温度梯度时,太阳辐射起主导,阳面温度显著高于阴面,板端高于板中,板角最高;负温度梯度时,对流换热起主导,温度双向对称分布,板中高于板端,板角最低。深度方向,温度非线性变化,轨道板内尤为显著;同一深度,板中心点对气温骤变最不敏感,板角敏感性大于板端。

关键词：板式无砟轨道单元结构温度场时空非均匀气温骤变

基于动态滑动步长改进LMD算法的砂浆脱空识别

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 98-107页

作者：辛欣任尊松北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

水泥沥青砂浆作为板式无砟轨道的重要结构,在列车高频动载与温度荷载共同作用下,极易发生脱空损伤。根据轮对加速度变化特征可实现砂浆脱空快速、准确定位。利用自适应动态滑动步长改进局部均值分解算法,将轮对垂向加速度分解为一系列... 详细信息

水泥沥青砂浆作为板式无砟轨道的重要结构,在列车高频动载与温度荷载共同作用下,极易发生脱空损伤。根据轮对加速度变化特征可实现砂浆脱空快速、准确定位。利用自适应动态滑动步长改进局部均值分解算法,将轮对垂向加速度分解为一系列乘积函数分量。依据峭度变化规律选取最能反映砂浆脱空特征的第1个乘积函数分量,并求其瞬时能量和标准化瞬时能量以增强砂浆脱空特征。根据瞬时能量和标准化瞬时能量的包络函数是否存在离群值判断砂浆是否脱空。结果表明:当砂浆脱空长度不超过0.30 m时,瞬时能量的包络函数在脱空处未出现离群值,导致“漏判”,而标准化瞬时能量的包络函数在脱空和未脱空处均出现离群值,导致“误判”;当砂浆脱空长度不小于0.65 m时,瞬时能量和标准化瞬时能量的包络函数均只在脱空处出现离群值,可准确定位砂浆脱空。通过车辆结构响应识别砂浆脱空,可有效缓解轨道损伤检测压力,提高车辆运营效率。

关键词：板式无砟轨道砂浆脱空损伤检测信号处理

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板式无砟轨道智能精调系统研究与应用

建筑机械化 2024年第5期45卷 47-49页

作者：苏雅拉图孙乐富胡永利傅重阳朱浩俞文强中铁三局集团有限公司山西太原030001 济南交通发展投资有限公司山东济南250000 中铁三局集团第五工程有限公司山西晋中030600 宁波汇智恒动自动化科技有限公司浙江宁波315000

通过板式无砟轨道智能精调系统的研究与应用,有效推动了行业内首台基于末端反馈的轨道板智能精调设备的研发。采用激光位移传感器对4个精调标架进行非接触式测量检测,与调整前的x轴(横向)、y轴(纵向)、z轴(高程)进行对比计算,确定绝对差... 详细信息

通过板式无砟轨道智能精调系统的研究与应用,有效推动了行业内首台基于末端反馈的轨道板智能精调设备的研发。采用激光位移传感器对4个精调标架进行非接触式测量检测,与调整前的x轴(横向)、y轴(纵向)、z轴(高程)进行对比计算,确定绝对差值,实现轨道板的高程、横向及纵向的智能调整,有效提高轨道板的精调效率。

关键词：板式无砟轨道智能精调系统机械化施工技术

夏季极端日温作用下无砟轨道板端上拱变形演化

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第2期53卷 599-609页

作者：黄伊琛高亮钟阳龙赵闻强仝凤壮北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

为研究日极端高温作用下无砟轨道板端上拱变形演化过程,以路基上CRTSII型板式无砟轨道为例建立计算模型,应用有限单元法,采用顺序热力耦合研究夏季极端日温作用下CRTSII型板式无砟轨道板端上拱变形演化过程,并分析纵连钢筋对板端上拱的... 详细信息

为研究日极端高温作用下无砟轨道板端上拱变形演化过程,以路基上CRTSII型板式无砟轨道为例建立计算模型,应用有限单元法,采用顺序热力耦合研究夏季极端日温作用下CRTSII型板式无砟轨道板端上拱变形演化过程,并分析纵连钢筋对板端上拱的影响。研究结果表明:在夏季极端高温天气下,轨道板最大正温梯可达100℃/m,最大负温梯可达24℃/m;轨道板受日照一侧出现横向正负温梯荷载交替,横向温度梯度最大值达到34℃/m;降温阶段轨道板板端和宽窄接缝黏结界面拉裂后轨道结构纵连效应减弱,在负温度梯度下轨道板板角发生翘曲位移;在升温阶段,轨道板板端和宽窄接缝界面受压闭合,板角翘曲变形导致轨道板板端偏心受压,加剧板端上拱;轨道板横向温度梯度对CA砂浆离缝影响较小;轨道板板端“弱纵连”后,当负温梯超过40℃/m时,轨道板板端翘曲变形较大,纵连钢筋存在附加弯矩作用,导致板端上拱位移进一步增大。

关键词：板式无砟轨道温度场热变形内聚力上拱演化