CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构性能分析及设计方法研究
发布时间：2021-10-06 23:54
随着我国高速铁路的快速发展,CRTS Ⅱ型板式无砟轨道以其整体性好、施工精度高以及维修养护工作量小等优点逐渐成为铁路轨道的主要结构形式。然而我国幅员辽阔,铁路线路区间跨度大,轨道运营期间所处的气候等环境条件极其复杂,极端气候的常态化和周期性温度变化极易引发轨道结构的劣化,严重影响了列车运行的平顺性及安全性,降低了轨道的使用寿命。因此,本文以CRTS Ⅱ型板式无砟轨道为研究对象,在总结了国内外无砟轨道研究现状的基础上,从水泥乳化沥青砂浆（简称CA砂浆）材料性能及结构受力的角度对极端温度条件下无砟轨道的结构性能进行了分析,并基于层合板理论对板式无砟轨道设计方法进行了探究,研究结果表明:（1）在高温环境下,CA砂浆的抗折强度及抗弯疲劳寿命随温度升高而显著降低,容易产生拉裂纹;在低温环境下,CA砂浆的延性下降,疲劳荷载下易发生脆性破坏。（2）轨道结构在自然环境中的温度场在竖向呈非线性分布,且结构在底座板以下的温度基本保持不变;我国炎热地区夏季轨道板表面最高温度可以达到58.8℃,严寒地区冬季轨道板表面最低温度可以达到-27.2℃;轨道结构顶底面最大温差为31.0℃。（3）在正温度梯度和列车荷载...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．】我国中长期铁路规划网??
浙江大学硕士学位论文?１绪论??图１．２?ＣＲＴＳ?ＩＩ型板式无砟轨道结构示意图??温度荷载作为无砟轨道结构设计的主要荷载之一［２６】，在施工及运营期间对??轨道组成材料的性能和结构受力及变形均有很大影响，是导致轨道结构产生各类??病害的主要原因。由于轨道板的纵连特性，在极端高温下，轨道板会产生温度翘??曲变形［２７，?２８１?，出现局部上拱等病害；在极端低温下，轨道结构会产生温度收缩??而致使结构分层、开裂［２９］。因此，有必要对极端气候下ＣＲＴＳ?ＩＩ型板式无砟轨??道温度场分布进行分析，并结合材料力学性能的温度敏感性及轨道结构的温度效??应，探究无砟轨道病害产生的机理及规律，以保证轨道结构的安全性及耐久性。??１．２无砟轨道结构类型及应用现状??１．２．１国外无砟轨道类型及应用??自上世纪６０年代起，国外无砟轨道的研究和应用已有近６０年的历史。在不??断发展和完善的过程中，许多国家都研发出了各具特色的轨道结构形式以适应本??国铁路的特点［３Ｑ］。除发展较早的德国、日本外，英国、法国、意大利、荷兰和??澳大利亚等国家都研发过不同类型的无砟轨道。??（１）德国无砟轨道??德国无砟轨道研发及试铺始于１９５９年，是目前世界上拥有最多无砟轨道类??型的国家。德国铁路的无砟轨道结构大多由企业、院校合作进行自主研发，认证??后方可进行试运营并最终确定能否正式使用［３１］。在数十年的研发过程中，德国??二十多家企业共研发出了?Ｂ６ｇｌ板式、Ｒｈｅｄａ型、Ｚｉｉｂｌｉｎ双块式、Ｂｅｒｌｉｎ型、ＡＴＤ??型以及Ｇｅｔｒａｃ型等上百种无砟轨道结构形式ＷＩ，其中应用较为广泛的有Ｂ６ｇｌ??３??
浙江大学硕士学位论文?１绪论??板式、Ｒｈｅｄａ－２０００型及Ｚｉｉｂｌｉｎ双块式无砟轨道三种。??１）?Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道??Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道的前身为１９７９年铺设在德国卡尔费尔德一达豪的一种预??制板式无砟轨道，后经德国博格公司研发改进而成，于２０００年获得了建造许可，??并在德国纽伦堡－英戈施塔特线路上得到了正式应用［３３］。Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道由预??制轨道板、ＣＡ砂浆调整层、支承层或混凝土底板组成［３４］，是一种预制式的轨道??结构类型，其结构形式如图１．３所示。与其他预制板式无砟轨道最大的区别在于，??ＢＧｇｌ板采用全线纵连的结构形式ｔ３３］。在砂浆层浇筑完成后，利用钢筋对轨道板??进行纵向连接，最后在板间接缝内浇筑混凝土，形成全线纵连。根据线路需求的??不同，Ｂ６ｇｌ板可以做出相应的结构调整以适应不同的基础设施条件，不仅能应??用于路基、隧道，还能应用于短桥及长桥。Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道的优势在于：采??用预制化生产，因此轨道板安装精度高，铺轨后轨道调整工作量小，有利于提高??轨道的平顺性；且轨道板全线纵连，轨道结构的整体性较好；轨道板下方填充??ＣＡ砂浆调整层，方便对高程进行调整。但其制造工艺较为复杂，制造成本较高；??且轨道板维修时需要切割，可维修性低于单元板式无砟轨道，因此还有待进一步??的研究和改善。??图１．３?Ｂ６ｇｌ扳式无砟轨道??２）?Ｒｈｅｄａ－２０００型无砟轨道??Ｒｈｅｄａ型无砟轨道由长枕式无砟轨道演化而来，其结构组成包括双块式轨枕、??现浇混凝土道床以及支承层。由于经过大量铺设试验及长期的观测，Ｒｈｅｄａ型无??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]极端高温天气下CRTS Ⅱ型板式无砟轨道温度分析[J]. 孙泽江,王泽萍,汪杰,康维新,刘学毅. 铁道标准设计. 2018(11)
[2]2016年交通运输行业发展统计公报[J]. 交通财会. 2017(05)
[3]高温季节桥上纵连板式无砟轨道的温度分布[J]. 戴公连,苏海霆,刘文硕,闫斌. 中南大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]CRTSⅡ型板式无砟轨道板下离缝动力影响分析及运营评估[J]. 赵国堂,高亮,赵磊,钟阳龙. 铁道学报. 2017(01)
[5]高速铁路连续式无砟轨道温度场分析[J]. 刘付山,曾志平,吴斌,张志超. 铁道学报. 2016(12)
[6]中国高速铁路的可持续发展战略（英文）[J]. Ping TAN,Ji-en MA,Jing ZHOU,You-tong FANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2016(12)
[7]严寒地区CRTSⅡ型无砟轨道板温度特性研究[J]. 郭超,陆征然,吕菲,隋孝民. 铁道工程学报. 2016(09)
[8]我国典型地区无砟轨道非线性温度梯度及温度荷载模式[J]. 闫斌,刘施,戴公连,蒲浩. 铁道学报. 2016(08)
[9]高温条件下CRTSⅡ型板式无砟轨道变形整治措施研究[J]. 谭社会. 铁道建筑. 2016(05)
[10]基于气象资料的无砟轨道瞬态温度场特性研究[J]. 曹世豪,邓非凡,赵春光,苏成光,赵坪锐. 铁道建筑. 2016(05)
博士论文
[1]高速铁路无砟轨道结构伤损行为及其对动态性能的影响[D]. 朱胜阳.西南交通大学 2015
[2]高速铁路无砟轨道空间精细化分析方法及其应用研究[D]. 赵磊.北京交通大学 2015
[3]基于断裂和损伤力学的无砟轨道静动力特性研究[D]. 林红松.西南交通大学 2009
[4]高速铁路无砟轨道结构力学特性的研究[D]. 陈鹏.北京交通大学 2009
[5]客运专线无碴轨道设计理论与方法研究[D]. 赵坪锐.西南交通大学 2008
[6]高速铁路无砟轨道结构的设计理论研究[D]. 石现峰.铁道部科学研究院 2007
硕士论文
[1]温度与列车作用下CRTS Ⅱ型板式轨道损伤特性研究[D]. 阮庆伍.北京交通大学 2018
[2]纳米SiO2对CA砂浆材料性能的影响及作用机理研究[D]. 张良.浙江大学 2017
[3]CRTSⅡ型板式无砟轨道离缝发生机理及对列车的运行影响研究[D]. 李启航.北京交通大学 2016
[4]温度荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层界面损伤分析[D]. 刘建超.西南交通大学 2016
[5]板式无砟轨道温度场特性及效应研究[D]. 尤明熙.北京交通大学 2016
[6]CRTSⅡ型板式无砟轨道宽接缝损伤行为研究[D]. 胡佳.西南交通大学 2015
[7]重载车辆作用下无砟轨道结构力学分析[D]. 娄会彬.西南交通大学 2014
[8]CRTSI型板式无砟轨道力学特性研究[D]. 梁飞.中南大学 2013
[9]砂浆充填层劣化对CRTSⅡ型板式无砟轨道力学特性影响的研究[D]. 张广义.中南大学 2013
[10]CRTSIII型板式无砟轨道耐久性研究[D]. 王安华.北京交通大学 2012
本文编号：3420981
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．】我国中长期铁路规划网??
浙江大学硕士学位论文?１绪论??图１．２?ＣＲＴＳ?ＩＩ型板式无砟轨道结构示意图??温度荷载作为无砟轨道结构设计的主要荷载之一［２６】，在施工及运营期间对??轨道组成材料的性能和结构受力及变形均有很大影响，是导致轨道结构产生各类??病害的主要原因。由于轨道板的纵连特性，在极端高温下，轨道板会产生温度翘??曲变形［２７，?２８１?，出现局部上拱等病害；在极端低温下，轨道结构会产生温度收缩??而致使结构分层、开裂［２９］。因此，有必要对极端气候下ＣＲＴＳ?ＩＩ型板式无砟轨??道温度场分布进行分析，并结合材料力学性能的温度敏感性及轨道结构的温度效??应，探究无砟轨道病害产生的机理及规律，以保证轨道结构的安全性及耐久性。??１．２无砟轨道结构类型及应用现状??１．２．１国外无砟轨道类型及应用??自上世纪６０年代起，国外无砟轨道的研究和应用已有近６０年的历史。在不??断发展和完善的过程中，许多国家都研发出了各具特色的轨道结构形式以适应本??国铁路的特点［３Ｑ］。除发展较早的德国、日本外，英国、法国、意大利、荷兰和??澳大利亚等国家都研发过不同类型的无砟轨道。??（１）德国无砟轨道??德国无砟轨道研发及试铺始于１９５９年，是目前世界上拥有最多无砟轨道类??型的国家。德国铁路的无砟轨道结构大多由企业、院校合作进行自主研发，认证??后方可进行试运营并最终确定能否正式使用［３１］。在数十年的研发过程中，德国??二十多家企业共研发出了?Ｂ６ｇｌ板式、Ｒｈｅｄａ型、Ｚｉｉｂｌｉｎ双块式、Ｂｅｒｌｉｎ型、ＡＴＤ??型以及Ｇｅｔｒａｃ型等上百种无砟轨道结构形式ＷＩ，其中应用较为广泛的有Ｂ６ｇｌ??３??
浙江大学硕士学位论文?１绪论??板式、Ｒｈｅｄａ－２０００型及Ｚｉｉｂｌｉｎ双块式无砟轨道三种。??１）?Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道??Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道的前身为１９７９年铺设在德国卡尔费尔德一达豪的一种预??制板式无砟轨道，后经德国博格公司研发改进而成，于２０００年获得了建造许可，??并在德国纽伦堡－英戈施塔特线路上得到了正式应用［３３］。Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道由预??制轨道板、ＣＡ砂浆调整层、支承层或混凝土底板组成［３４］，是一种预制式的轨道??结构类型，其结构形式如图１．３所示。与其他预制板式无砟轨道最大的区别在于，??ＢＧｇｌ板采用全线纵连的结构形式ｔ３３］。在砂浆层浇筑完成后，利用钢筋对轨道板??进行纵向连接，最后在板间接缝内浇筑混凝土，形成全线纵连。根据线路需求的??不同，Ｂ６ｇｌ板可以做出相应的结构调整以适应不同的基础设施条件，不仅能应??用于路基、隧道，还能应用于短桥及长桥。Ｂ６ｇｌ板式无砟轨道的优势在于：采??用预制化生产，因此轨道板安装精度高，铺轨后轨道调整工作量小，有利于提高??轨道的平顺性；且轨道板全线纵连，轨道结构的整体性较好；轨道板下方填充??ＣＡ砂浆调整层，方便对高程进行调整。但其制造工艺较为复杂，制造成本较高；??且轨道板维修时需要切割，可维修性低于单元板式无砟轨道，因此还有待进一步??的研究和改善。??图１．３?Ｂ６ｇｌ扳式无砟轨道??２）?Ｒｈｅｄａ－２０００型无砟轨道??Ｒｈｅｄａ型无砟轨道由长枕式无砟轨道演化而来，其结构组成包括双块式轨枕、??现浇混凝土道床以及支承层。由于经过大量铺设试验及长期的观测，Ｒｈｅｄａ型无??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]极端高温天气下CRTS Ⅱ型板式无砟轨道温度分析[J]. 孙泽江,王泽萍,汪杰,康维新,刘学毅. 铁道标准设计. 2018(11)
[2]2016年交通运输行业发展统计公报[J]. 交通财会. 2017(05)
[3]高温季节桥上纵连板式无砟轨道的温度分布[J]. 戴公连,苏海霆,刘文硕,闫斌. 中南大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]CRTSⅡ型板式无砟轨道板下离缝动力影响分析及运营评估[J]. 赵国堂,高亮,赵磊,钟阳龙. 铁道学报. 2017(01)
[5]高速铁路连续式无砟轨道温度场分析[J]. 刘付山,曾志平,吴斌,张志超. 铁道学报. 2016(12)
[6]中国高速铁路的可持续发展战略（英文）[J]. Ping TAN,Ji-en MA,Jing ZHOU,You-tong FANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2016(12)
[7]严寒地区CRTSⅡ型无砟轨道板温度特性研究[J]. 郭超,陆征然,吕菲,隋孝民. 铁道工程学报. 2016(09)
[8]我国典型地区无砟轨道非线性温度梯度及温度荷载模式[J]. 闫斌,刘施,戴公连,蒲浩. 铁道学报. 2016(08)
[9]高温条件下CRTSⅡ型板式无砟轨道变形整治措施研究[J]. 谭社会. 铁道建筑. 2016(05)
[10]基于气象资料的无砟轨道瞬态温度场特性研究[J]. 曹世豪,邓非凡,赵春光,苏成光,赵坪锐. 铁道建筑. 2016(05)
博士论文
[1]高速铁路无砟轨道结构伤损行为及其对动态性能的影响[D]. 朱胜阳.西南交通大学 2015
[2]高速铁路无砟轨道空间精细化分析方法及其应用研究[D]. 赵磊.北京交通大学 2015
[3]基于断裂和损伤力学的无砟轨道静动力特性研究[D]. 林红松.西南交通大学 2009
[4]高速铁路无砟轨道结构力学特性的研究[D]. 陈鹏.北京交通大学 2009
[5]客运专线无碴轨道设计理论与方法研究[D]. 赵坪锐.西南交通大学 2008
[6]高速铁路无砟轨道结构的设计理论研究[D]. 石现峰.铁道部科学研究院 2007
硕士论文
[1]温度与列车作用下CRTS Ⅱ型板式轨道损伤特性研究[D]. 阮庆伍.北京交通大学 2018
[2]纳米SiO2对CA砂浆材料性能的影响及作用机理研究[D]. 张良.浙江大学 2017
[3]CRTSⅡ型板式无砟轨道离缝发生机理及对列车的运行影响研究[D]. 李启航.北京交通大学 2016
[4]温度荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层界面损伤分析[D]. 刘建超.西南交通大学 2016
[5]板式无砟轨道温度场特性及效应研究[D]. 尤明熙.北京交通大学 2016
[6]CRTSⅡ型板式无砟轨道宽接缝损伤行为研究[D]. 胡佳.西南交通大学 2015
[7]重载车辆作用下无砟轨道结构力学分析[D]. 娄会彬.西南交通大学 2014
[8]CRTSI型板式无砟轨道力学特性研究[D]. 梁飞.中南大学 2013
[9]砂浆充填层劣化对CRTSⅡ型板式无砟轨道力学特性影响的研究[D]. 张广义.中南大学 2013
[10]CRTSIII型板式无砟轨道耐久性研究[D]. 王安华.北京交通大学 2012
本文编号：3420981
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