无砟轨道结构抬升用高聚物注浆材料剪切黏结性能研究
发布时间：2021-08-29 12:07
为了研究高聚物注浆抬升后无砟轨道结构的稳定性,通过无砟轨道结构实尺模型抬升试验,揭示了高聚物注浆材料的扩展形态及固结体的密度分布规律,并模拟高聚物注浆材料与支承层混凝土的黏结,研究了高聚物注浆材料固结体的剪切黏结性能及压缩性能。结果表明,高聚物注浆材料在无砟轨道下方呈椭圆形扩展,与支承层混凝土形成良好黏结,距抬升孔越近固结体密度越高;随着固结体密度的增加,固结体的压缩强度及剪切黏结强度均逐渐增加,固结体的弹性模量和剪切黏结模量略有增大;固结体的压缩和剪切黏结强度明显高于级配碎石,但弹性模量和剪切黏结模量与级配碎石相当,这确保了服役中高聚物注浆材料固结体能够与级配碎石同步变形、协同受力,保证了抬升后无砟轨道结构的稳定性。
【文章来源】：铁道建筑. 2020,60(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
高聚物注浆材料固结体分布形态
采用密度分别为96,190,240 kg/m3的高聚物注浆材料成型剪切黏结试样开展试验，得到的剪切黏结应力-应变曲线见图2。由图2可知，在剪切荷载作用下，高聚物注浆材料固结体剪切黏结应力-应变曲线呈现出2个阶段变化特征。在第1阶段，随着应变增加剪切黏结应力呈线性增长，且固结体密度越大剪切黏结应力增长越快，呈现弹性变化特征。在此阶段固结体与混凝土黏结良好，并未发生剪切破坏。产生剪切弹性应变主要是因为固结体是多孔材料，固结体密度越小，固结体中的气泡含量越多，越容易发生剪切弹性变形。在第2阶段，随着应变的增加，密度小于190 kg/m3的低密度高聚物注浆材料固结体剪切黏结应力基本不变，呈现屈服特征，而对于密度为240 kg/m3的高密度固结体剪切黏结应力逐渐增加。这主要是因为低密度固结体剪切黏结强度相对较低，在较高的剪切应力作用下，固结体发生剪切破坏，但固结体与混凝土仍具有较高的摩擦阻力，发生了屈服现象。对于高密度固结体，由于剪切黏结强度相对较高，固结体很难被剪切破坏，在较高的剪应力下泡沫逐渐被压缩密实，表现为随着应变增加，剪切黏结应力有所增加，但增加的幅度逐渐降低。高聚物注浆材料固结体的这种剪应力下屈服黏结特性对于维持无砟轨道结构稳定性是至关重要的。虽然横向剪切应力达到了剪切屈服强度，但是高聚物注浆材料固结体仍然能够提供较高的横向摩擦阻力。与高聚物注浆材料固结体相比，级配碎石剪切黏结应力-应变曲线呈现弹性变化规律，随着应变增加剪切黏结应力逐渐增大，但当达到剪切强度时，级配碎石与混凝土试件之间产生滑移，造成剪切黏结应力迅速降低。
不同密度固结体及级配碎石的压缩应力-应变曲线见图3。可见，在压缩荷载下，高聚物注浆材料抬升后形成固结体的应力-应变曲线呈现2个阶段变化特征。第1阶段为弹性变形阶段，在此阶段随着应变的增加应力呈线性增加，且随着固结体密度增加线性增加的趋势更加显著；第2阶段为屈服变形阶段，当达到最大承载力时，随着应变的持续增加，应力基本不变。这主要是因为固结体为多孔材料，主要依靠孔壁承受荷载，当达到最大荷载时已达到孔壁的最大承载力，孔壁发生塑性变形，泡孔被压缩，表现为屈服现象。另外，与固结体不同，级配碎石为颗粒堆积密实体，依靠颗粒之间的镶嵌及摩擦提供承载力，当压缩荷载较小时级配碎石主要发生弹性变形，当荷载持续增加超过级配碎石颗粒间的作用力后，级配碎石颗粒间发生滑动变形，承载力降低。试验结果表明，随着固结体密度的增加，高聚物注浆材料固结体的弹性模量略有增加，而压缩强度显著增加；级配碎石的弹性模量与固结体的相当，而固结体的压缩强度显著高于级配碎石。当固结体密度分别为96,190,240 kg/m3时，高聚物注浆材料固结体的弹性模量分别为186,254,303 kPa，级配碎石的弹性模量为173 kPa；固结体的压缩强度分别为0.88,1.17,1.58 MPa，级配碎石的压缩强度为0.12 MPa。级配碎石的研究结果与已有研究测试结果基本一致[9-10]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同膨胀比下高聚物抗剪强度试验研究[J]. 颜行,杨贵,王阳阳,陈石. 河南科学. 2019(05)
[2]高聚物碎石混合料单轴受压性能试验研究[J]. 王娟,方宏远,余自森,曹凯,王复明. 建筑材料学报. 2019(02)
[3]高速铁路无砟轨道软土地基沉降区深部转移的不平顺控制理论及应用[J]. 赵国堂. 铁道学报. 2019(02)
[4]反压成型高聚物注浆材料膨胀特性及其固结体力学性能研究[J]. 郑新国. 中国铁道科学. 2017(01)
[5]聚氨酯高聚物注浆材料抗压强度测试与模拟[J]. 高翔,黄卫,魏亚,钟燕辉. 复合材料学报. 2017(02)
[6]高速铁路沉降无砟轨道结构注浆整体抬升修复关键技术[J]. 郑新国,刘竞,李书明,谢永江,曾志,杨德军,翁智财,刘相会. 铁道建筑. 2015(01)
[7]沉降区无砟轨道结构注浆抬升原理与工艺[J]. 李杰,郑新国,刘竞. 施工技术. 2014(21)
[8]高聚物注浆材料密度与力学行为关系研究[J]. 郑新国,李书明,谢永江,曾志,翁智财,刘竞,杨德军. 武汉理工大学学报. 2014(04)
[9]高速铁路路基基床结构分析及设计方法[J]. 张千里,韩自力,吕宾林. 中国铁道科学. 2005(06)
[10]级配碎石动静弹性模量的对比研究[J]. 何兆益,黄卫,邓学钧. 中国公路学报. 1998(01)
本文编号：3370628
【文章来源】：铁道建筑. 2020,60(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
高聚物注浆材料固结体分布形态
采用密度分别为96,190,240 kg/m3的高聚物注浆材料成型剪切黏结试样开展试验，得到的剪切黏结应力-应变曲线见图2。由图2可知，在剪切荷载作用下，高聚物注浆材料固结体剪切黏结应力-应变曲线呈现出2个阶段变化特征。在第1阶段，随着应变增加剪切黏结应力呈线性增长，且固结体密度越大剪切黏结应力增长越快，呈现弹性变化特征。在此阶段固结体与混凝土黏结良好，并未发生剪切破坏。产生剪切弹性应变主要是因为固结体是多孔材料，固结体密度越小，固结体中的气泡含量越多，越容易发生剪切弹性变形。在第2阶段，随着应变的增加，密度小于190 kg/m3的低密度高聚物注浆材料固结体剪切黏结应力基本不变，呈现屈服特征，而对于密度为240 kg/m3的高密度固结体剪切黏结应力逐渐增加。这主要是因为低密度固结体剪切黏结强度相对较低，在较高的剪切应力作用下，固结体发生剪切破坏，但固结体与混凝土仍具有较高的摩擦阻力，发生了屈服现象。对于高密度固结体，由于剪切黏结强度相对较高，固结体很难被剪切破坏，在较高的剪应力下泡沫逐渐被压缩密实，表现为随着应变增加，剪切黏结应力有所增加，但增加的幅度逐渐降低。高聚物注浆材料固结体的这种剪应力下屈服黏结特性对于维持无砟轨道结构稳定性是至关重要的。虽然横向剪切应力达到了剪切屈服强度，但是高聚物注浆材料固结体仍然能够提供较高的横向摩擦阻力。与高聚物注浆材料固结体相比，级配碎石剪切黏结应力-应变曲线呈现弹性变化规律，随着应变增加剪切黏结应力逐渐增大，但当达到剪切强度时，级配碎石与混凝土试件之间产生滑移，造成剪切黏结应力迅速降低。
不同密度固结体及级配碎石的压缩应力-应变曲线见图3。可见，在压缩荷载下，高聚物注浆材料抬升后形成固结体的应力-应变曲线呈现2个阶段变化特征。第1阶段为弹性变形阶段，在此阶段随着应变的增加应力呈线性增加，且随着固结体密度增加线性增加的趋势更加显著；第2阶段为屈服变形阶段，当达到最大承载力时，随着应变的持续增加，应力基本不变。这主要是因为固结体为多孔材料，主要依靠孔壁承受荷载，当达到最大荷载时已达到孔壁的最大承载力，孔壁发生塑性变形，泡孔被压缩，表现为屈服现象。另外，与固结体不同，级配碎石为颗粒堆积密实体，依靠颗粒之间的镶嵌及摩擦提供承载力，当压缩荷载较小时级配碎石主要发生弹性变形，当荷载持续增加超过级配碎石颗粒间的作用力后，级配碎石颗粒间发生滑动变形，承载力降低。试验结果表明，随着固结体密度的增加，高聚物注浆材料固结体的弹性模量略有增加，而压缩强度显著增加；级配碎石的弹性模量与固结体的相当，而固结体的压缩强度显著高于级配碎石。当固结体密度分别为96,190,240 kg/m3时，高聚物注浆材料固结体的弹性模量分别为186,254,303 kPa，级配碎石的弹性模量为173 kPa；固结体的压缩强度分别为0.88,1.17,1.58 MPa，级配碎石的压缩强度为0.12 MPa。级配碎石的研究结果与已有研究测试结果基本一致[9-10]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同膨胀比下高聚物抗剪强度试验研究[J]. 颜行,杨贵,王阳阳,陈石. 河南科学. 2019(05)
[2]高聚物碎石混合料单轴受压性能试验研究[J]. 王娟,方宏远,余自森,曹凯,王复明. 建筑材料学报. 2019(02)
[3]高速铁路无砟轨道软土地基沉降区深部转移的不平顺控制理论及应用[J]. 赵国堂. 铁道学报. 2019(02)
[4]反压成型高聚物注浆材料膨胀特性及其固结体力学性能研究[J]. 郑新国. 中国铁道科学. 2017(01)
[5]聚氨酯高聚物注浆材料抗压强度测试与模拟[J]. 高翔,黄卫,魏亚,钟燕辉. 复合材料学报. 2017(02)
[6]高速铁路沉降无砟轨道结构注浆整体抬升修复关键技术[J]. 郑新国,刘竞,李书明,谢永江,曾志,杨德军,翁智财,刘相会. 铁道建筑. 2015(01)
[7]沉降区无砟轨道结构注浆抬升原理与工艺[J]. 李杰,郑新国,刘竞. 施工技术. 2014(21)
[8]高聚物注浆材料密度与力学行为关系研究[J]. 郑新国,李书明,谢永江,曾志,翁智财,刘竞,杨德军. 武汉理工大学学报. 2014(04)
[9]高速铁路路基基床结构分析及设计方法[J]. 张千里,韩自力,吕宾林. 中国铁道科学. 2005(06)
[10]级配碎石动静弹性模量的对比研究[J]. 何兆益,黄卫,邓学钧. 中国公路学报. 1998(01)
本文编号：3370628
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3370628.html
