基于矩法的CRTSⅡ型轨道板裂缝宽度可靠性研究
发布时间：2022-01-13 19:49
目前研究者们针对轨道板的裂缝问题做了一些研究,但轨道板最大裂缝宽度的可靠度的相关研究较少,且已有可靠度计算方法存在繁琐、耗时等弊端。在分析轨道板横向裂缝及纵向裂缝产生原因的基础上,建立温度作用与列车荷载共同作用下CRTSⅡ型轨道板横向与纵向最大裂缝宽度的功能函数,应用矩法求解横向裂缝及纵向裂缝的功能函数随温度梯度变化的可靠度指标,并探究了降温幅度对可靠度指标的影响,计算结果表明:矩法具有计算次数少、计算结果准确的优点;分析结果同时表明:轨道板纵向裂缝宽度基本不会发生超限的现象,在降温幅度较大时,横向裂缝宽度超限的概率较大,这可能会对轨道结构的耐久性造成影响;同时研究成果对轨道结构设计规范修订具备一定参考价值。
【文章来源】：铁道学报. 2020,42(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
轨道板裂缝示意图(单位:mm)
我国现行的TB 10621—2014《高速铁路设计规范》[3]要求高速铁路主体结构设计使用年限不小于60年。此外,我国客运专线相关规范、验收标准规定,对于CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的轨道板除预裂缝以外,其他部位不得有裂缝[4]。虽然CRTSⅡ型板式无砟轨道结构设置了横向贯通的预裂缝(也称为假缝)以控制裂缝的发展位置,然而,在实际运营过程中,由于无砟轨道结构受到列车荷载的反复作用以及日照气温升降、季节交替或其他自然环境的作用,仍然可能导致轨道板出现预裂缝外的开裂现象(见图1)。无砟轨道板开裂形成贯穿裂缝后容易导致钢筋锈蚀,从而影响轨道板的耐久性、适用性和安全性,同时裂缝达到一定宽度亦对列车运行的平稳性和舒适性造成了不良影响。鉴于此,一些学者针对轨道板混凝土结构的裂缝问题展开了研究:李志红[5]分析了轨道板混凝土裂缝产生机理,分别运用我国桥涵设计规范与混凝土结构设计规范中裂缝宽度的公式对双块式无砟轨道的裂缝宽度进行了计算;刘扬[6]分析了无砟轨道结构裂缝产生的原因,对CRTSⅠ型无砟轨道结构的裂缝宽度进行了检算,提出了无砟轨道裂缝检算的合理公式和裂缝检算宽度的取值;孙旭[4]进行了无砟轨道结构的开裂调查,建立了CRTSⅡ型板式无砟轨道二维离散元模型;赵林等[7]应用有限元法建立了CRTSⅡ型板式轨道的计算模型,分析了在不同荷载作用下宽接缝的开裂对CRTSⅡ型板式轨道受力性能的影响。以上研究者们均是在确定性条件下针对轨道板的裂缝问题进行的研究,然而,在实际工程中,列车荷载、温度作用、材料性能等均具备随机性。为了考虑随机不确定性因素的影响,张国虎[8]引入可靠度理论对CRTSⅡ型轨道板的裂缝宽度可靠性进行了研究,建立了轨道板裂缝最大宽度的功能函数,并利用蒙特卡洛方法循环1 000次对轨道板裂缝宽度的可靠性进行了评估,但是当循环次数较少时,蒙特卡洛法计算结果可能并不准确,并且当循环次数较多时相当耗时,因此,亟需运算简便且有效的方法来进行轨道板裂缝宽度的可靠度计算。
轨道板梁-板有限元模型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三阶矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗裂时变可靠度研究[J]. 邹红,卢朝辉,余志武. 铁道学报. 2019(04)
[2]基于矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗弯承载力时变可靠度研究[J]. 邹红,卢朝辉,余志武. 铁道学报. 2018(10)
[3]基于可靠度的CRTSⅡ型无砟轨道板在列车荷载作用下的失效研究[J]. 赵磊,孙璐. 建筑结构学报. 2016(S1)
[4]CRTSⅡ型板式轨道宽接缝开裂对轨道受力的影响分析[J]. 赵林,刘学毅,赵华卫,董佳佳. 铁道科学与工程学报. 2016(01)
[5]桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构的温度荷载特征试验研究[J]. 李东昇,董亮,姜子清,胡所亭,江成. 铁道建筑. 2015(09)
[6]CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板横向可靠度的计算方法研究[J]. 李怀龙,赵坪锐,刘志彬. 铁道建筑. 2015(03)
[7]高速铁路板式无砟轨道的结构分析模型对比[J]. 孙璐,段雨芬,高培培. 东南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[8]单元板式无砟轨道结构轨道板温度翘曲变形研究[J]. 王继军,尤瑞林,王梦,江成. 中国铁道科学. 2010(03)
[9]双块式无砟轨道混凝土裂缝计算公式研究[J]. 李志红. 科技创业月刊. 2009(08)
[10]温度对板式无砟轨道结构的影响研究[J]. 石现峰,李建斌. 铁道工程学报. 2008(05)
博士论文
[1]板式无砟轨道结构疲劳可靠性分析方法及其应用研究[D]. 欧祖敏.东南大学 2016
硕士论文
[1]CRTSⅡ型轨道板裂缝产生与裂缝扩展规律研究[D]. 孙旭.石家庄铁道大学 2017
[2]基于可靠度的CRTSⅡ型无砟轨道轨道板耐久性研究[D]. 张国虎.兰州交通大学 2014
[3]无砟轨道耐久性研究与分析[D]. 刘扬.西南交通大学 2008
[4]板式无砟轨道温度力研究[D]. 王森荣.西南交通大学 2007
本文编号：3587041
【文章来源】：铁道学报. 2020,42(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
轨道板裂缝示意图(单位:mm)
我国现行的TB 10621—2014《高速铁路设计规范》[3]要求高速铁路主体结构设计使用年限不小于60年。此外,我国客运专线相关规范、验收标准规定,对于CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的轨道板除预裂缝以外,其他部位不得有裂缝[4]。虽然CRTSⅡ型板式无砟轨道结构设置了横向贯通的预裂缝(也称为假缝)以控制裂缝的发展位置,然而,在实际运营过程中,由于无砟轨道结构受到列车荷载的反复作用以及日照气温升降、季节交替或其他自然环境的作用,仍然可能导致轨道板出现预裂缝外的开裂现象(见图1)。无砟轨道板开裂形成贯穿裂缝后容易导致钢筋锈蚀,从而影响轨道板的耐久性、适用性和安全性,同时裂缝达到一定宽度亦对列车运行的平稳性和舒适性造成了不良影响。鉴于此,一些学者针对轨道板混凝土结构的裂缝问题展开了研究:李志红[5]分析了轨道板混凝土裂缝产生机理,分别运用我国桥涵设计规范与混凝土结构设计规范中裂缝宽度的公式对双块式无砟轨道的裂缝宽度进行了计算;刘扬[6]分析了无砟轨道结构裂缝产生的原因,对CRTSⅠ型无砟轨道结构的裂缝宽度进行了检算,提出了无砟轨道裂缝检算的合理公式和裂缝检算宽度的取值;孙旭[4]进行了无砟轨道结构的开裂调查,建立了CRTSⅡ型板式无砟轨道二维离散元模型;赵林等[7]应用有限元法建立了CRTSⅡ型板式轨道的计算模型,分析了在不同荷载作用下宽接缝的开裂对CRTSⅡ型板式轨道受力性能的影响。以上研究者们均是在确定性条件下针对轨道板的裂缝问题进行的研究,然而,在实际工程中,列车荷载、温度作用、材料性能等均具备随机性。为了考虑随机不确定性因素的影响,张国虎[8]引入可靠度理论对CRTSⅡ型轨道板的裂缝宽度可靠性进行了研究,建立了轨道板裂缝最大宽度的功能函数,并利用蒙特卡洛方法循环1 000次对轨道板裂缝宽度的可靠性进行了评估,但是当循环次数较少时,蒙特卡洛法计算结果可能并不准确,并且当循环次数较多时相当耗时,因此,亟需运算简便且有效的方法来进行轨道板裂缝宽度的可靠度计算。
轨道板梁-板有限元模型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三阶矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗裂时变可靠度研究[J]. 邹红,卢朝辉,余志武. 铁道学报. 2019(04)
[2]基于矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗弯承载力时变可靠度研究[J]. 邹红,卢朝辉,余志武. 铁道学报. 2018(10)
[3]基于可靠度的CRTSⅡ型无砟轨道板在列车荷载作用下的失效研究[J]. 赵磊,孙璐. 建筑结构学报. 2016(S1)
[4]CRTSⅡ型板式轨道宽接缝开裂对轨道受力的影响分析[J]. 赵林,刘学毅,赵华卫,董佳佳. 铁道科学与工程学报. 2016(01)
[5]桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构的温度荷载特征试验研究[J]. 李东昇,董亮,姜子清,胡所亭,江成. 铁道建筑. 2015(09)
[6]CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板横向可靠度的计算方法研究[J]. 李怀龙,赵坪锐,刘志彬. 铁道建筑. 2015(03)
[7]高速铁路板式无砟轨道的结构分析模型对比[J]. 孙璐,段雨芬,高培培. 东南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[8]单元板式无砟轨道结构轨道板温度翘曲变形研究[J]. 王继军,尤瑞林,王梦,江成. 中国铁道科学. 2010(03)
[9]双块式无砟轨道混凝土裂缝计算公式研究[J]. 李志红. 科技创业月刊. 2009(08)
[10]温度对板式无砟轨道结构的影响研究[J]. 石现峰,李建斌. 铁道工程学报. 2008(05)
博士论文
[1]板式无砟轨道结构疲劳可靠性分析方法及其应用研究[D]. 欧祖敏.东南大学 2016
硕士论文
[1]CRTSⅡ型轨道板裂缝产生与裂缝扩展规律研究[D]. 孙旭.石家庄铁道大学 2017
[2]基于可靠度的CRTSⅡ型无砟轨道轨道板耐久性研究[D]. 张国虎.兰州交通大学 2014
[3]无砟轨道耐久性研究与分析[D]. 刘扬.西南交通大学 2008
[4]板式无砟轨道温度力研究[D]. 王森荣.西南交通大学 2007
本文编号：3587041
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