【《SRTSI型无砟轨道应用研究现状文献综述》4600字】

CRTSⅠ型无砟轨道应用研究现状文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u12515CRTSⅠ型无砟轨道应用研究现状文献综述 1144101.1无砟轨道发展应用概况 1171211.2轨道动力学研究现状 3134781.3无砟轨道损伤失效研究现状 41.1无砟轨道发展应用概况无砟轨道结构采用混凝土结构代替含砾石的有砟轨道，有效地解决了道床粉化、道碴飞溅、维修量大等特点，由于无砟轨道结构刚度比有砟轨道刚度大，轨道结构变形较小，轨道平整度较高，能更好地适应高速列车的运行，因此在国内外广泛将无砟轨道应用在高速铁路线路上。日本板式无砟轨道日本无砟轨道技术主要以新干线板式轨道结构为代表。上世纪70年代后，日本将板式轨道推广为国家铁路建设标准。截至目前，板式轨道总里程已达2700多公里。日本对板式无砟轨道的制作标准是全国统一。经过日本多年的实践与实际运营，将车速大小、线路等级高低、各地自然条件以及其他不同的要求，开发出适应不同状况的不同型号板式无砟轨道。目前普通A型轨道板、框架型轨道板为标准已经定型的轨道板(图1-6)，另有铺设在殊减振区段上的防振G型轨道板以及铺设在路基上的RA型轨道板ADDINNE.Ref.{12225D31-8178-4E91-A36E-8E129B5BB46A}[5]等。图1-6日本板式无砟轨道日本的无砟轨道具有线路较平顺、行驶线路稳定、结构刚度均匀、轨道耐久性高和维修工作量少等多种优点。其中板式无砟轨道具有轨道各结构尺寸较低、结构单位重量小的优点；框架型板式无砟轨道主要是非预应力结构，不仅易于制造，而且节省了钢筋和混凝土材料的用量，降低成本。博格板式无砟轨道博格板式无砟轨道系统于1979年首次使用，是铺设在德国卡尔斯菲尔德达霍的一种预制板式无砟轨道。为保证其精度满足高速铁路对轨道几何形状的高度要求，对预应力结构、结构尺寸和纵向连接等进行了优化改进。博格轨道板标准长度为6500mm×2500mm×200mm的横向先张预应力混凝土轨道板ADDINNE.Ref.{8BDFD327-7692-4DA7-AF5C-49876057F853}[6]。根据轨道板横向宽轨枕进行受力分析及配筋设计，沿轨道板的纵向设置普通受力钢筋。基于路基的博格板式轨道系统和构造见图1-7。图1-7博格板式无砟轨道博格板式轨道的轨道板同日本板式无砟轨道相同，其形式统一，可以在工厂大批量生产，能在不受现场施工条件的影响下，使轨道板的质量和进度得到保证；轨道板混凝土等级通常采用C45或C55等级的普通混凝土，通过采用伸出钢筋进行传力连接形成两板之间纵向连接，轨道高度均匀，经久耐用，在垂直和水平方向上高度防滑。由于轨道在安装前进行了高精度机械制作，安装时无需调整轨道支撑点，大大减少了现场调整的工时。但是，博格板式轨道的成本相对较高，制造工艺相对于其他类型的无砟轨道来说也相对复杂。。中国板式无砟轨道于20世纪60年代，我国开始研制无砟轨道，与国外无砟轨道的研究进程基本同步。在德国博格板式无砟轨道和日本板式无砟轨道的基础上，进行了部分改进，研发了出适用本国的板式无砟轨道。目前，国内客运专线广泛应用的无砟轨道主要分为板式和双块式，其中板式分为CRTSI型板式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道、CRTSIII型板式无砟轨道；双块式分为CRTSI型双块式无砟轨道、CRTSII型双块式无砟轨道、CRTSIII型双块式无砟轨道ADDINNE.Ref.{95C35B94-2EAC-4109-AA40-A1D8A2512759}[7]等几种形式。基于本文研究方向，仅对CRTSI型板式无砟轨道进行基本介绍。CRTSI型板式无砟轨道(如图1-8)是在日本板式无砟轨道的基础上，根据本国实际情况进行结构优化而成的单元式轨道结构，在路基、隧道、桥梁不同地段，CRTSI型板式无砟轨道结构的组成基本相同，都是由钢轨、扣件系统、轨道板、CA砂浆层、混凝土底座板、凸形挡台ADDINNE.Ref.{AD4B805E-A6B7-46CD-B542-837BB4DEB7F7}[8]等结构组成。图1-8CRTSI型板式无砟轨道CRTSI型板式无砟轨道结构具有以下四个特点：（1）施工的可行性高，大大减轻现场混凝土工作负担，机械化工作水平高，施工进度快。（2）通过CA砂浆将预制轨道板置于混凝土底座板上，并通过CA砂浆进行施工调整，整体精度较高。（3）在运营过程中，轨道板不仅可以通过扣件进行调整，还可以通过CA砂浆进行调整，以适应以下基础的结构变形。另外，由于采用单元板结构，可以对轨道板进行直接灌浆修补或重新更换轨道板，对线路运行影响不大。（4）但是，这种轨道结构也存在一些不可避免的缺点。铺设完轨道后，微调轨道的负担很重，水泥乳化沥青砂浆、树脂填充凸块、填充垫料的制造和施工的专业性很强。初期投资较大，因为卡车板预制件需要特殊的制造和运输设备，而CA砂浆灌注工作也需要CA砂浆灌注等设备。1.2轨道动力学研究现状20世纪20年代，轨道动力学问题开始被人们重视。TimoshenkoADDINNE.Ref.{7E73DF9C-4151-4666-BB2F-7454EE21FB14}[9]通过建立单自由度集总参数轨道模型，计算了在正弦荷载作用下钢轨的动力响应，开创了轨道动力分析的先河。日本学者ADDINNE.Ref.{FE8E7508-76E5-4028-9E9F-BF2A6651CE83}[10]基于Winkler弹性地基梁理论，建立了含双层连续弹性的叠合梁模型，模拟列车动荷载，并分析计算单元板式轨道的动力性能。MakinoADDINNE.Ref.{D9BEC414-311F-4CC8-A47D-C80B93D24169}[11]等人将动力学与疲劳分析相结合，用于预测板式轨道的的维修周期，开拓了轨道动力学的不同研究方向。Zhang.JADDINNE.Ref.{D32A692D-B2F1-4AF1-8E32-6BA3591A466E}[12]ADDINNE.Ref.{2460876B-C86A-4EC6-ACBA-D4F6752CC7EA}[26]等人采用边界元法，来研究板式轨道与地面振动的接触规律，通过建立板式轨道的力学模型，在动荷载作用下计算了轨道结构的动力响应和地面振动响应。从上世纪80年代开始，我国对无砟轨道动力学展开系统性研究。王其昌和陆银根ADDINNE.Ref.{6EA61FB6-44F9-45B8-BD4E-2A85C44D4EB0}[13]利用解析法对叠合梁理论进行求解，并建立无砟轨道模型。刘学毅ADDINNE.Ref.{5C016C24-2839-47AA-AAF8-064158959526}[14]等建立了板式轨道车辆耦合动力学模型，基于扣件刚度和CA砂浆厚度，研究了对轨道系统动力特性的影响。范佳ADDINNE.Ref.{A9C04C59-87E8-4F4E-B19D-B91366649BE5}[15]和江成ADDINNE.Ref.{21DA7ED0-C922-48A0-8CAB-89EE96724819}[16,17]等提出了减振胶垫用以降低无砟轨道垂向振动的措施。蔡成标ADDINNE.Ref.{95E80309-A541-4EAF-971F-B9B3F4D9EFE2}[18-20]等建立有限元梁板轨道模型，基于轨道减振技术，对轨下胶垫的刚度给出了合理范围。娄平ADDINNE.Ref.{440705FA-AAB2-49EE-B281-414DDC792670}[21]、向俊和赫丹ADDINNE.Ref.{82E7CE60-E27D-4BAC-842B-CAFC5328AB45}[22]等人建立车辆—轨道—桥梁整体系统，基于矩阵的“对号入座”法则和总势能不变的原理，推导了整体系统振动方程，计算分析了轨道结构在列车荷载作用下的动力响应。罗震ADDINNE.Ref.{51D1582A-29FC-4D77-B095-CD1BF6D78120}[23]建立列车轨道耦合有限元计算模型，基于多体分析，研究了轨道结构动力特性与线路不平顺的关系，与现场试验结果基本一致。徐桂弘ADDINNE.Ref.{EE752511-B7DC-46E7-BC66-EE8332127155}[25]根据流固耦合理论，建立了双块式轨道有限元计算模型，分析了轨道结构裂纹在水荷载和列车荷载耦合作用下的稳定性及裂纹的扩展开裂。1.3无砟轨道损伤失效研究现状在反复列车动荷载和环境外荷载作用下，无砟轨道结构会发生轨道板或支承层结构的开裂，轨道板与砂浆充填层之间的粘结失效破坏，CA砂浆充填层出现离缝，钢轨出现损伤断裂等病害问题。下面将主要对高铁无砟轨道损伤的研究现状进行两方面介绍。轨道板损伤开裂TarifaADDINNE.Ref.{2460876B-C86A-4EC6-ACBA-D4F6752CC7EA}[26]开始通过立方体试件实验，进行进行受压疲劳试验，确定新干线高速铁路板式无砟轨道疲劳模型中的参数，再在循环荷载下对预制预应力混凝土轨道板进行三点弯曲疲劳试验，得出轨道板在试验前后的刚度变化和混凝土轨道板的开裂失效模式。PovedaADDINNE.Ref.{68956275-4D28-43CE-8D65-68C34E125292}[27]首先在一种疲劳损伤模型的基础上建立板式轨道有限元计算模型，分析其进行瞬态荷载下的动力响应，在最不利受压疲劳荷载作用下，计算了轨道板的疲劳损伤分布和寿命。法国学者ChapeleauADDINNE.Ref.{CBB66796-C835-47D3-8C08-8C46D022AFA1}[28]等应用分布式光纤应变传感器，结合无砟轨道计算模型对结构疲劳试验开展研究，分析研究了轨道板内部结构的疲劳应变情况和裂纹的开展开裂。MadhkhanADDINNE.Ref.{6697D67B-05A3-4209-9B39-D1403909C49D}[29]通过施加单调荷载在板式无砟轨道模型上，研究了外部、荷载轨道板宽度、混凝土抗拉强度等变化因素和轨道板开裂荷载能量吸收的关系。任娟娟ADDINNE.Ref.{E1606344-D732-4A2F-BE83-1CB980A8129C}[31]等在钢筋与混凝土间粘结滑移理论的基础上，探究了轨道板裂纹宽度、裂纹间距和轨道板钢筋应力、混凝土抗拉压强度、钢筋配筋率和直径的关系。郝远行ADDINNE.Ref.{892BFB0E-C838-4983-A169-345C96D35E49}[32]ADDINNE.Ref.{1772484F-12DB-4781-A135-6BF45E29AC8D}[30]基于断裂力学理论，建立了含初始裂纹的双块式无砟轨道有限元仿真模型，计算了轨道板裂纹在温度和静载作用下应力强度因子的大小。利用Paris裂纹疲劳扩展公式，分析探究了轨道板裂纹疲劳扩展寿命。。王青ADDINNE.Ref.{D288E8F1-DD5D-4263-948A-E43F3F1A9C46}[34]等为了研究CRTSII型板式不燃煤轨道在温度和列车动载荷反复作用下的疲劳性能，在雨流计数法的基础上，结合研究结果，建立了列车垂向载荷等宽度疲劳作用模型，确定了结构材料的疲劳关系，结合等效静力法有效的分析了轨道板、砂浆层和支撑层的疲劳力学性能变化规律。冯什ADDINNE.Ref.{AA474018-23A9-4974-99D0-53B15BEAAE57}[35]采用CRTSI型板式无砟轨道原型疲劳试验，研究了无砟轨道在列车和温度荷载作用下的疲劳特性，并基于线性疲劳累积损伤模型模拟了结构的疲劳损伤。（二）CA砂浆损伤及脱空关于对无砟轨道CA砂浆层的损伤研究：王涛[38ADDINNE.Ref.{AAF2731B-DB9A-47B2-8113-E9D0AA1DAB3F},39]基于对CA砂浆材料力学性能、耐久性的现场试验，研究了CA砂浆在温度荷载作用下的粘弹性力学行为的损伤疲劳性能，建立了CA砂浆的组成与性能之间的相互影响关系和演化规律。傅强ADDINNE.Ref.{1B26CDE9-B641-49DE-9709-F47959424EE3}[37]、孔德玉和毛锦达ADDINNE.Ref.{1049BC70-1D8B-4362-8B89-6485121526CA}[40]制作了一套关于CA砂浆抗疲劳试验设备，由此研究了在湿度饱和的条件下CRTSII型板式无砟轨道中CA砂浆层的抗冻性能，并模拟计算了荷载高频振动和高温条件下，CRTSII型板式无砟轨道中CA砂浆层的疲劳特性。关于对CA砂浆层的离缝脱空的研究：田冬梅ADDINNE.Ref.{6C406C1E-492A-4E22-B7DC-D56132F33451}[41,42]等采用高低温循环模拟试验研究了温度对板式轨道CA砂浆充填层与底座板层间界面粘结性能的影响；还利用疲劳试验机对CA砂浆基准试件和不同饱水度试件进行了不同应力水平下的疲劳试验，研究了水对CA砂浆动态力学性能的影响。元强ADDINNE.Ref.{3143790F-C3CA-4CC5-B9E8-5CBEC902E802}[43]和邵丕彦ADDINNE.Ref.{D9C21695-F374-4EA8-958D-4AE2AC2C5630}[44]等在哈大高速铁路施工线路的直线段和曲线段上，选择尚未铺轨的CRTSI型板式无砟轨道轨道板的高程与CA砂浆层间离缝进行连续跟踪测试，研究了温度变化对轨道板与砂浆垫层间离缝的影响规律。刘钰和赵国堂ADDINNE.Ref.{033859D5-0ABD-4E0D-9970-C22DB23F6732}[45]现场观测了不同气候条件下，CRTSII型板式无砟轨道CA砂浆灌注施工时的轨道板温度梯度，并计算了轨道板在实测温度梯度下的温度翘曲变形及应力，探讨了无砟轨道结构层早期离缝的原因。曾真ADDINNE.Ref.{D0B6635D-AAC0-4461-8FDE-1A0EDE6E86C5}[46]与刘克飞ADDINNE.Ref.{3207051C-6D19-420D-9F2A-AA39F926D67E}[47]分别应用有限元生死单元技术，模拟了板式无砟轨道中轨道板与CA砂浆填充层的界面关系，以及轨道板与自足混凝土层的间隙，并以温度梯度荷载和列车为研究对象，研究了荷载作用下不同位置和长度的层间缝隙对轨道结构的影响。参考文献：[1]编委会编中长期铁路网规划研究.中长期铁路网规划研究[M].中国铁道出版社,2018.[2]李启航.CRTSⅡ模型式无砟轨道离缝发生机理及对列车的运行影响研究[D].北京交通大学,2016.[3]章健华,吴维洲.CRTSⅠ型无砟轨道底座混凝土裂缝原因分析与防治措施[J].铁道建筑,2014,(1):95-98.[4]SmutnyJ,PazderaL,TomandlV.COMPARISONOFEFFECTIVENESSOFACOUSTICABSORBERSAPPLIEDONASLABTRACK[J].AKUSTIKA,2017,27:54-63.[5]HuA,WuY.AnAnalysisontheDynamicResponseofaPoroelasticHalfSpaceundertheBallast-LessSlabTrackwithaHigh-SpeedLoad[A],2010:4.[6]高亮,杨文茂,曲村,等.高铁长大桥梁CRTSⅠ型板式无砟轨道无缝线路的动力学特性[J].北京交通大学学报,2013,37(001):73-79.[7]高亮,赵磊,曲村,等.路基上CRTSⅢ型板式无砟轨道设计方案比较分析[J].同济大学学报(自然科学版),2013,41(6):848-855.[8]李中华.CRTSⅠ型与CRTSⅡ型板式无砟轨道结构特点分析[J].华东交通大学学报,2010,(01):22-28.[9]铁摩辛柯,胡人礼.工程中的振动问题[M].工程中的振动问题,1978.[10]C.GK,J.SYO,D.KHC,etal.Movingelementmethodfortrain‐trackdynamics[J].INTERNATIONALJOURNALFORNUMERICALMETHODSINENGINEERING,2003,56(11).[11]MakinoT,YamamotoM,YomodaK.TheEvaluationofFatiguePropertyunderVariableLoadingonAxleAssembliesforShinkansen[J].SumitomoMetals,1998,50(3):9-15.[12]ZhangJ,YangY,ZhanF.Dynamicanalysisofrailwayvehiclessubjectedtolinearcreepforces[J].JournalofSouthwestJiaotongUniversity,1997,5(2):102-109.[13]王其昌,陆银根编.铁路新型轨下基础应力计算[M].铁路新型轨下基础应力计算,1987.[14]赵坪锐.板式无碴轨道动力学性能分析与参数研究[D].西南交通大学,2003.[15]范佳.有轨交通减振降噪型无碴轨道结构分析[J].铁道建筑,2000,(07):2-5.[16]江成,林之珉.高速铁路无碴轨道结构的试验研究[J].中国铁路,2000,(07):26-28.[17]江成,范佳,王继军.高速铁路无碴轨道设计关键技术[J].中国铁道科学,2004,25(002