復(fù)雜溫度下Ⅱ型板式無砟軌道寬窄接縫病害影響及維修措施研究.pdf

1、無砟軌道無縫線路是我國高速鐵路的核心技術(shù)，其中CRTSⅡ型板式無砟軌道無縫線路應(yīng)用較為廣泛。我國地域廣闊，氣候差異大使得Ⅱ型板式無砟軌道無縫線路承受較為復(fù)雜的溫度作用。已有研究表明在復(fù)雜溫度作用下Ⅱ型板式無砟軌道存在多種病害，如砂漿層離縫、軌道板上拱、寬窄接縫拉開、底座板開裂等，其中寬窄接縫病害尤為突出。本文在研究溫度條件下Ⅱ型板式無砟軌道無縫線路受力變形規(guī)律的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了寬窄接縫開裂及壓潰上拱的形成原因，分析了兩種病害對軌道受力

2、變形的影響規(guī)律，并提出有效的養(yǎng)護(hù)維修時機(jī)及措施，主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)利用有限元軟件ANSYS，基于生死單元、重啟動分析等方法，在總結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立了完好狀態(tài)下Ⅱ型板式無砟軌道無縫線路空間精細(xì)化耦合模型;并根據(jù)板間接縫界面開裂及寬窄接縫缺損等病害特點(diǎn)，建立了軌道結(jié)構(gòu)的傷損模型。
　　(2)基于完好狀態(tài)下的軌道模型，分析溫度梯度、整體溫度及極端溫度作用下無砟軌道無縫線路的受力變形規(guī)律。計(jì)算表明軌道板溫度梯度對軌

3、道板垂向相對位移影響較大，而對軌道板、砂漿層和支承層應(yīng)力影響較小。整體溫度主要影響軌道結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力，對垂向應(yīng)力和橫向應(yīng)力的影響較小，溫降幅度過大時，軌道板縱向應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度而被拉裂。極端高溫地區(qū)，軌道板縱向壓應(yīng)力為23.7MPa，接近混凝土的抗壓強(qiáng)度，極端嚴(yán)寒地區(qū)，軌道板縱向拉應(yīng)力為18.0MPa，超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，軌道板被拉裂。所以極端溫度作用下，軌道結(jié)構(gòu)受力變形較大，結(jié)構(gòu)容易破壞。
　　(3)基于寬窄接縫界面開裂的

4、傷損軌道模型，研究溫度梯度及溫降荷載下，裂縫寬度及深度對軌道力學(xué)行為的影響。結(jié)果表明，溫度條件下,裂縫寬度對軌道受力變形影響較小，裂縫深度影響較大。溫度梯度下，軌道板縱向壓應(yīng)力最大達(dá)到39.9MPa（裂縫深度為0.15m），大于混凝土的抗壓強(qiáng)度35.5MPa，裂縫會繼續(xù)加深，砂漿層的縱向壓應(yīng)力達(dá)到了23.0MPa（裂縫深度為0.20m），砂漿層被擠壞。溫降荷載下，裂縫深度為0.1m，裂縫寬度≥0.1 mm時，軌道板、砂漿層縱向應(yīng)力均超過

5、極限強(qiáng)度而破壞，裂縫繼續(xù)擴(kuò)展。裂縫寬度為0.2mm，裂縫深度≥0.06m時，軌道板被拉裂，砂漿層也會產(chǎn)生連帶破壞?；谏鲜龇治鼋Y(jié)果，建議以裂縫深度為控制條件，當(dāng)裂縫深度≥0.06m時應(yīng)及時采取無壓注漿法等措施進(jìn)行修補(bǔ)。
　　(4)基于寬窄接縫缺損的傷損軌道模型，研究分析高溫及持續(xù)高溫條件下，軌道板壓潰上拱的形成原因以及寬窄接縫缺損對軌道結(jié)構(gòu)的影響。研究表明寬窄接縫缺損造成鋼軌受力和變形增大，鋼軌的垂向不平順較為明顯;寬窄接縫缺損處

6、兩側(cè)軌道板與砂漿層脫粘，軌道板上拱，并在持續(xù)高溫作用下脫粘范圍向板中蔓延，上拱位移不斷增大，其中，寬接縫完全破損時軌道板與砂漿層脫粘長度可達(dá)1.438m，且在0.87m后脫粘速率增大，上拱位移達(dá)到0.612mm，窄接縫完全破損時脫粘長度時可達(dá)1.625m，且在0.65m后脫粘速率增大，上拱位移達(dá)到1.438mm;破損寬窄接縫處的縱向壓應(yīng)力較大，超過混凝土抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土被擠碎，破損情況加劇?；谏鲜鲅芯浚瑸楸苊獠『觿?，建議在板端與