CRTSⅡ模型式無(wú)砟軌道離縫發(fā)生機(jī)理及對(duì)列車(chē)的運(yùn)行影響研究.pdf

1、在對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道病害進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)之上，確定了以軌道板端部、中部與砂漿層間出現(xiàn)的離縫病害作為研究對(duì)象;通過(guò)總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外砂漿層離縫病害的研究現(xiàn)狀，明確了研究的必要性。提出了一種無(wú)砟軌道病害分析思路，即首先通過(guò)有限元建模對(duì)砂漿層進(jìn)行受力分析，然后采用疲勞分析計(jì)算砂漿層的壽命，再基于疲勞分析所得到的砂漿層臨界低壽命區(qū)，采用擴(kuò)展有限元法分析離縫的發(fā)展過(guò)程。建立了列車(chē)-軌道-橋梁耦合模型，計(jì)算分析了離縫對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響。
　　

2、本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道病害進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)軌道板端部、中部易與砂漿層間發(fā)生離縫，未發(fā)生離縫時(shí)有白漿流出，出現(xiàn)離縫后較嚴(yán)重的地段砂漿層出現(xiàn)破損甚至脫空。⑵在總結(jié)分析已有研究成果的基礎(chǔ)之上，確定了以有限元建模進(jìn)行砂漿層的受力分析，利用受力分析的結(jié)果進(jìn)行砂漿層疲勞壽命分析，基于疲勞分析所確定的低壽命區(qū)采用擴(kuò)展有限元法進(jìn)行離縫發(fā)展變化過(guò)程分析的研究思路。⑶通過(guò)所建立的有限元模型分析溫度荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)的受

3、力與變形，結(jié)果表明:溫度梯度作用是導(dǎo)致離縫形成的重要因素，正溫度梯度作用下軌道板發(fā)生的邊緣向下凹陷的變形，軌道板沿縱橫向出現(xiàn)了“M”型的形變，其中極限正溫度梯度對(duì)承軌臺(tái)下方范圍至側(cè)面邊緣的砂漿層與軌道板之間粘結(jié)影響最大。極限負(fù)溫度梯度作用下，也對(duì)承軌臺(tái)下方至側(cè)面邊緣范圍內(nèi)的砂漿層影響最大，軌道板沿縱橫向出現(xiàn)了“W”型的變形。溫度梯度作用下軌道板發(fā)生的凹陷和上翹的變形會(huì)導(dǎo)致離縫的產(chǎn)生。⑷對(duì)砂漿層進(jìn)行的疲勞分析表明砂漿層一旦出現(xiàn)傷損后其壽命

4、將降低，砂漿層彈性模量增大，也即砂漿層失去彈性變硬化時(shí)，其使用壽命將逐漸下降。由此說(shuō)明高速鐵路在運(yùn)營(yíng)初期出現(xiàn)的較嚴(yán)重的砂漿層離縫，是因砂漿層本身已經(jīng)存在傷損，導(dǎo)致列車(chē)和溫度作用下，在較短的運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生病害。其中在模擬分析砂漿層疲勞壽命時(shí)以增大彈性模量的方法來(lái)施加傷損更恰當(dāng)。⑸基于擴(kuò)展有限元法模擬分析了位于軌道板端部邊緣離縫、端部中間離縫、中部邊緣離縫的發(fā)展變化過(guò)程。發(fā)現(xiàn)溫度荷載作用下離縫易沿縱向發(fā)展，逐步形成整個(gè)軌道板長(zhǎng)度內(nèi)的貫通離縫

5、。對(duì)比分析3種狀態(tài)離縫的GA（離縫面積）值，發(fā)現(xiàn)端部離縫GA值初期增加較平緩，即離縫開(kāi)始階段發(fā)展較慢，但后期發(fā)展較快;中部離縫的GA值從離縫發(fā)展的初期增加速度就較快，呈直線(xiàn)上升的趨勢(shì)。由此說(shuō)明應(yīng)及早對(duì)離縫進(jìn)行防治，在離縫出現(xiàn)的初期進(jìn)行修復(fù)，防止其后期快速發(fā)展。⑹提出了一種砂漿層離縫病害的預(yù)防措施，即對(duì)軌道結(jié)構(gòu)側(cè)面裸露的砂漿層、軌道板與寬接縫之間進(jìn)行密封處理，該措施將對(duì)砂漿層病害的預(yù)防有著重要的參考價(jià)值。⑺通過(guò)所建立的車(chē)輛-軌道-橋梁耦合