复杂地质条件下隧道内合成轨枕式无砟轨道结构研究

论文摘要

大瑞线隧道穿越“三高四活跃”严重地质病害地段,存在地震、水、空间约束、长大隧道维修作业等因素的影响,轨道结构宜采用具有拼装式、耐侵蚀性、单元式无砟轨道等特点的轨道结构。通过对各种无砟轨道结构特点的分析比较,提出大瑞线宜采用合成轨枕式无砟轨道结构,建立了合成轨枕式无砟轨道垂向受力分析模型,采用有限元方法分析了结构的受力特点,同时分析了扣件、树脂砂浆层、道床板尺寸、合成轨枕尺寸等参数对轨道结构的影响；合成轨枕与道床板采用螺栓连接,对螺栓进行了受力分析,并设计了螺栓直径；研究了轨枕的支承方式同时进行了相关参数优化；探讨了相应的施工工艺流程。通过计算分析得出结论,在垂向力作用下,沿线路方向,钢轨的最大垂向位移发生在荷载作用位置处,在加载位置两侧距加载位置越远,垂向位移越小；沿轨枕长度方向,在荷载作用位置处合成轨枕的垂向位移和弯矩均达到最大值,合成轨枕中间弯矩很小,接近于零；扣件对轨道结构的受力和变形影响较大,扣件刚度和扣件间距分别取50kN/mm、625mm较为合适；树脂砂浆对轨道结构的受力和变形影响较大,树脂砂浆弹性模量和厚度宜分别取300Mpa、30mm；道床板宽度和厚度建议分别取3000mm、200mm；合成轨枕尺寸建议为2400×200×140mm；轨枕与道床板间的连接螺栓的直径建议取为30mm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 国内外高速铁路无砟轨道发展概况
• 1.1.1 国内外高速铁路发展概况
• 1.1.2 国内外无砟轨道发展概况
• 1.2 复杂地质条件下隧道地段轨道结构的选型方案
• 1.2.1 地震影响及工程措施
• 1.2.2 水影响及工程措施
• 1.2.3 其它影响因素分析
• 1.2.4 无砟轨道结构型式分析
• 1.2.5 轨道结构选型与设计中重点考虑的技术问题
• 1.3 合成材料轨枕及应用概况
• 1.3.1 合成轨枕的结构与特点
• 1.3.2 国内外合成轨枕的应用情况
• 1.4 本文的研究思路
• 1.4.1 选题背景及意义
• 1.4.2 主要研究内容及研究思路
• 第2章 合成轨枕式无砟轨道结构设计研究
• 2.1 大瑞铁路复杂地质条件下无砟轨道的工程情况
• 2.1.1 大瑞铁路概况及复杂地质情况
• 2.1.2 复杂地质条件下隧道内无砟轨道的工程情况
• 2.2 合成轨枕的设计研究
• 2.2.1 合成轨枕的结构尺寸的设计研究
• 2.2.2 合成轨枕材料特性与基本物理性能
• 2.3 合成轨枕式无砟轨道配套结构的设计研究
• 2.3.1 道床板
• 2.3.2 合成轨枕与道床板间填充材料
• 本章小结
• 第3章 合成轨枕式无砟轨道垂向受力研究
• 3.1 垂向受力计算模型与方法
• 3.1.1 计算模型
• 3.1.2 计算参数
• 3.2 合成轨枕式无砟轨道受力特点
• 3.2.1 计算工况
• 3.2.2 典型工况下的受力特点
• 3.3 扣件对合成轨枕式无砟轨道受力和变形的影响
• 3.3.1 扣件刚度对轨道结构的受力和变形影响
• 3.3.2 扣件间距对轨道结构的受力和变形影响
• 3.4 树脂砂浆层对轨道结构受力和变形的影响
• 3.4.1 树脂砂浆弹性模量的影响
• 3.4.2 树脂砂浆层厚度的影响
• 3.5 道床板尺寸对轨道结构受力和变形的影响
• 3.5.1 道床板宽度的影响
• 3.5.2 道床板厚度的影响
• 3.6 合成轨枕尺寸对轨道结构受力和变形的影响
• 3.6.1 轨枕长度的影响
• 3.6.2 轨枕宽度的影响
• 3.6.3 轨枕厚度的影响
• 本章小结
• 第4章 合成轨枕连接部件及支承层的优化
• 4.1 合成轨枕联结螺栓受力分析
• 4.1.1 纵向力
• 4.1.2 横向力
• 4.1.3 合力
• 4.2 合成轨枕联结螺栓直径的确定
• 4.2.1 计算方法
• 4.2.2 螺栓连接处的破坏可能性分析及其直径的确定
• 4.3 轨枕支承方式与参数优化
• 4.3.1 支承方式的研究
• 4.3.2 计算模型
• 4.3.3 计算结果分析
• 本章小结
• 第5章 合成轨枕式无砟轨道施工方法与快速维修预案
• 5.1 合成轨枕式无砟轨道的主要施工方法
• 5.1.1 施工前准备工作
• 5.1.2 施工工艺流程
• 5.2 合成轨枕式无砟轨道的快速修复预案
• 5.2.1 合成轨枕的修复
• 5.2.2 轨道结构的修复
• 本章小结
• 结论与展望
• 本文的主要工作与结论
• 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文