新型纖維金屬復合筋增強CRTSⅡ型軌道板的疲勞性能研究.pdf

1、高速鐵路無砟軌道和傳統(tǒng)有砟軌道相比，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，維修工作量小和使用壽命長的優(yōu)點，因此在國外高速鐵路中得到廣泛應用。對無砟軌道開展技術(shù)創(chuàng)新研究，有利于形成一套完整的無砟軌道自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)體系。
　　 目前在京滬高速鐵路諧振式軌道電路的傳輸性能控制上，采用的絕緣處理方法會導致鋼筋與混凝土的粘結(jié)力變低和鋼筋網(wǎng)片的絕緣性能變差等問題，纖維金屬復合筋為解決這一問題提供了有效地途徑。
　　 纖維金屬復合筋是一種高強度材料，具

2、有耐高溫性、耐腐蝕性和絕緣性優(yōu)良的特點，因熱膨脹系數(shù)與混凝土相近，已被逐漸應用到混凝土領(lǐng)域，把纖維金屬復合筋應用在無砟軌道板中可以較為有效的解決絕緣和結(jié)構(gòu)受力問題，具有較廣闊的應用前景。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，對纖維金屬復合筋無砟軌道板軌下板開展了以下研究工作:材性試驗、疲勞試驗、數(shù)值模擬和理論分析。
　　 (1)開展了纖維金屬復合筋材料(玻璃纖維金屬復合筋簡稱GFST和玄武巖纖維金屬復合筋簡稱BFST)和HRB500鋼

3、筋的力學性能試驗研究，得到了材料的屈服強度、極限強度、彈性模量、延伸率以及全過程荷載—變形曲線和應力—應變曲線等，研究了筋材與混凝土之間的粘結(jié)性能，討論了粘結(jié)滑移機理，并對纖維金屬復合筋的疲勞性能進行了理論研究。
　　 (2)本文根據(jù)規(guī)范對纖維金屬復合筋無砟軌道板軌下板進行了開裂和承載能力的計算，得到了BFST配筋和GFST配筋下軌下板開裂彎矩和極限承載能力的理論計算值。還用大型有限元軟件ANSYS建立了軌下板的三維有限元計算模

4、型，分析了三種筋材軌道板在不同設(shè)計荷載情況下的應力應變、撓度變形以及極限承載力，并與理論計算值比較，兩者吻合較好。
　　 (3)制作了BFST筋、GFST筋和HRB500級鋼筋軌下板試件共5個，分別進行等幅疲勞性能試驗研究，探討了軌下板在等幅疲勞荷載作用下受力機理與破壞形態(tài)、平截面假定、受壓區(qū)混凝土積累殘余應變發(fā)展規(guī)律、受拉筋材應變發(fā)展規(guī)律以及S-N曲線，同時還討論了撓度的發(fā)展規(guī)律及裂縫寬度發(fā)展規(guī)律，最后分析計算方法，推出疲勞損