CRTS Ⅰ型板式轨道砂浆破损与维修标准研究

论文摘要

CRTS I型板式无砟轨道是我国客运专线上重点发展的无砟轨道结构型式之一。采用无砟轨道的主要目的之一是实现少维修,但是目前应用在我国客运专线上的CRTSI板式轨道却发生了不同类型的破损,尤其是作为单元板式轨道关键承力层的CA砂浆更是发生了不同程度各种形式的破损。本文采用板式轨道实体模型、梁体模型以及梁板模型,针对路基上的CRTSI型板式轨道进行了静力分析。得到了在温度梯度作用、列车荷载作用以及温度梯度与列车荷载共同作用下砂浆的受力特点,研究了CA砂浆的破损机理。轨道板板边以及板角处的砂浆应力较大,尤其是轨道板板角处的砂浆应力最大,最大拉应力为0.172 Mpa,最大压应力为0.843Mpa。CA砂浆所受压应力要比拉应力大很多,因此压应力是造成砂浆破损的主要因索。但是单次荷载作用下,砂浆一般不会发生破损。砂浆受到轮轨和温度梯度荷载的长期反复作用,会因疲劳发生破损。本文研究了CA砂浆失效的大致年限。采用板底脱空模拟砂浆的破损,运用有限元的生死单元技术,处理不同板下脱空状态,计算分析了砂浆不同破损状态下轨道板个底座等结构的受力,依据结构强度条件确定砂浆的维修标准为：扳底脱空长度小于20cm、宽度小于12cm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 高速铁路的发展及无砟轨道的适应性
• 1.1.1 世界各国高速铁路的发展
• 1.1.2 高速铁路对轨道结构的要求
• 1.1.3 无砟轨道对高速铁路的适应性
• 1.2 板式无砟轨道的发展及应用
• 1.2.1 新干线板式无砟轨道
• 1.2.2 德国铁路板式无砟轨道
• 1.2.3 我国板式无砟轨道的研究与应用
• 1.3 水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）的研究现状
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 本文的研究意义
• 1.5 本文的主要内容
• 第2章 板式轨道静力计算模型及参数
• 2.1 CRTSI型板式轨道结构特点
• 2.2 CA砂浆的组成及功能
• 2.3 CRTSI型板式轨道CA砂浆破损类型
• 2.4 轨道板及砂浆三维实体模型
• 2.4.1 模型的建立
• 2.4.2 参数的选取
• 2.4.3 实体模型的有限元计算方法
• 2.5 CRTSI板式轨道梁体模型
• 2.5.1 模型的建立
• 2.5.2 参数的选取
• 2.5.3 梁体模型的有限元计算方法
• 2.6 CRTSI板式轨道梁板模型
• 2.6.1 模型的建立
• 2.6.2 参数的选取
• 2.6.3 梁板模型有限元计算方法
• 2.7 本章小结
• 第3章 轨道结构受力及砂浆破损机理研究
• 3.1 温度梯度荷载对CA砂浆的影响
• 3.1.1 正温度梯度作用下轨道结构受力及变形情况
• 3.1.2 负温度梯度作用下轨道结构受力及变形情况
• 3.2 列车荷载对CA砂浆的影响
• 3.3 温度梯度与车荷载共同作用下的CA砂浆受力情况
• 3.4 CRTSⅠ型板式轨道CA砂浆损伤机理分析
• 3.4.1 单次荷载作用下CA砂浆的受力
• 3.4.2 CA砂浆的疲劳性能
• 3.5 本章小结
• 第4章 CA砂浆破损时轨道受力与修补标准研究
• 4.1 确定CA砂浆破损修补标准的依据
• 4.1.1 日本高架桥上板式轨道的修补标准
• 4.1.2 CA砂浆修补标准的确定
• 4.2 CA砂浆修补标准的分析与取值
• 4.2.1 列车荷载作用下轨道结构受力状态
• 4.2.2 列车荷载与温度梯度共同作用时的轨道结构受力状态
• 4.2.2.1 列车荷载正温度梯度共同作用
• 4.2.2.2 列车荷载与负温度梯度共同作用
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 本文的主要结论
• 有待于进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文