市域铁路12号减振道岔刚度均匀化研究

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作者 任西冲 胡佳怡 +2 位作者 李秋义 徐井芒 郑兆光 《铁道建筑》 北大核心 2025年第3期46-52,共7页

为减轻市域铁路12号道岔区因轨道刚度不均匀所造成的结构振动,考虑市域铁路中等减振需求及区间线路刚度取值,通过有限元法建立了市域铁路12号减振道岔的刚度计算模型,模型中充分考虑了铁垫板、扣件系统、钢轨类型等道岔结构非线性因素... 为减轻市域铁路12号道岔区因轨道刚度不均匀所造成的结构振动,考虑市域铁路中等减振需求及区间线路刚度取值,通过有限元法建立了市域铁路12号减振道岔的刚度计算模型,模型中充分考虑了铁垫板、扣件系统、钢轨类型等道岔结构非线性因素的影响,研究轨道刚度分布规律。根据市域铁路的运行条件,通过合理设置板下胶垫刚度,在满足提出的均匀化准则前提下,将整个道岔区分为四个分区进行均匀化方案设计。结果表明:市域铁路12号减振道岔的轨道刚度在纵向分布上表现出显著的不均匀性,其中辙叉部分的最大刚度约为连接部分最小刚度的1.8倍;通过合理刚度设计,直股、侧股线路的轨道刚度在纵向、横向的平顺性显著提高,轨道整体刚度、里轨与基本轨的整体刚度比、纵向刚度变化率、钢轨挠度变化率的最大值均大幅降低,其中里轨的钢轨纵向刚度变化率最大值从183.2%减至111.5%,钢轨挠度变化率全部降至0.3 mm/m以下,满足市域铁路的运营要求。 展开更多

关键词 市域铁路 轨道刚度 数值计算 减振道岔 均匀化 板下胶垫刚度 分区

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纵连板式无砟轨道温度力释放关键参数研究

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作者 任西冲 《中国铁路》 北大核心 2025年第2期54-63,共10页

针对纵连板式无砟轨道在宽窄接缝位置出现的离缝上拱问题,提出一种基于弹性垫层的温度力释放方案,建立无砟轨道精细化分析模型,对比分析设置弹性垫层前后的轨道结构受力变形特性,以确定弹性垫层关键参数指标,并开展线下工艺试验验证方... 针对纵连板式无砟轨道在宽窄接缝位置出现的离缝上拱问题,提出一种基于弹性垫层的温度力释放方案,建立无砟轨道精细化分析模型,对比分析设置弹性垫层前后的轨道结构受力变形特性,以确定弹性垫层关键参数指标,并开展线下工艺试验验证方案可行性。研究结果表明,宽窄接缝单双侧设置弹性垫层轨道结构均满足强度要求,两者变形相差较小。相较于单侧设置,双侧设置的宽窄接缝受力最大减小44.7%,更能改善轨道结构受力。随着弹性垫层厚度的增加,钢轨、轨道板受力变形整体呈逐渐减小趋势;当厚度由6 mm增加至8 mm时,受力变形变化幅度一定程度减小,建议弹性垫层厚度取6~8 mm。相邻两弹性垫层设置间隔越长,轨道板和宽窄接缝受力越大,建议1个节段1~2块轨道板长度设置弹性垫层。设置弹性垫层的CRTSⅡ型板式无砟轨道结构应力最大减小50.6%,弹性垫层可有效释放部分温度力,改善轨道结构受力。线下工艺试验表明,宽窄接缝设置弹性垫层施工工艺、时间满足天窗作业要求和高速行车要求。 展开更多

关键词 高速铁路 CRTSⅡ型板式无砟轨道 宽窄接缝 纵连板式无砟轨道 弹性垫层

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市域铁路装配式无砟轨道结构关键参数研究

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作者 李秋义 杨荣山 +3 位作者 任西冲 杨希 兰才昊 林蔚 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期38-43,共6页

研究目的:为解决市域铁路现浇枕式无砟轨道结构施工周期长、质量波动大等问题,结合国内各类预制板式无砟轨道应用经验,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,建立了可考虑无砟轨道各部件复杂相互作用关系的静、动力... 研究目的:为解决市域铁路现浇枕式无砟轨道结构施工周期长、质量波动大等问题,结合国内各类预制板式无砟轨道应用经验,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,建立了可考虑无砟轨道各部件复杂相互作用关系的静、动力学分析模型,研究了轨道板厚度、限位凸台型式及尺寸、限位凸台弹性垫板刚度等参数对轨道结构受力性能的影响,以及轨道结构在160 km/h行车速度下的动力特性。研究结论:(1)综合考虑结构受力情况和建造成本控制,建议轨道板厚度取180~220 mm;限位结构采用“矩形+圆形倒角”凸台方案,长度取400~600 mm,宽度取400~600 mm;凸台弹性垫板刚度取8.4~9.6 kN/mm;(2)列车以160 km/h速度运行时车辆、轨道结构动力特性良好,力学指标均满足规范要求;(3)研究结果可为优化市域铁路装配式无砟轨道结构型式和提升线路质量提供参考。 展开更多

关键词 市域铁路 装配式轨道 静力学模型 参数分析 动力学响应

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新型有轨电车扣件系统设计及性能

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作者 赵丽萍 易正红 +2 位作者 娄会彬 暴金龙 任西冲 《铁道建筑》 北大核心 2024年第5期64-68,共5页

针对国内有轨电车无枕式扣件调高量不足、共享路权地段扣件强度尚待加强等问题,提出了一种新型有轨电车扣件系统,并对该扣件进行了有限元分析和室内试验。该扣件系统为弹性不分开式有挡肩扣件,其中基板和调高座采用玻纤增强聚酰胺材料... 针对国内有轨电车无枕式扣件调高量不足、共享路权地段扣件强度尚待加强等问题,提出了一种新型有轨电车扣件系统,并对该扣件进行了有限元分析和室内试验。该扣件系统为弹性不分开式有挡肩扣件,其中基板和调高座采用玻纤增强聚酰胺材料注塑成型,在保证承载力的前提下提高了基板和调高座的防腐蚀性和绝缘减振性;其余零部件为国铁标准件或地铁通用件。该扣件垂向调整量为0~+20 mm,轨距调整量为-12~+8 mm,调整极差为1 mm。计算和试验结果表明:本文研发的新型有轨电车扣件系统关键零部件受力和变形满足要求,结构可靠;300万次荷载循环后各零部件无损伤,无失效;能满足有轨电车对扣件系统调整量、强度和可靠性的要求,性能稳定,维修养护方便。将该扣件系统应用于实际工程,通车运营三年,服役状态良好。 展开更多

关键词 新型轨道交通 有轨电车 有限元分析 试验研究 扣件调高量 基板 调高座

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层间离缝对市域铁路新型装配式轨道力学性能影响

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作者 任西冲 刘珀全 +2 位作者 李秋义 杨荣山 林航 《中国铁路》 北大核心 2024年第9期144-152,共9页

针对市域铁路路基地段新型装配式轨道层间离缝病害,建立可考虑轨道结构各部件复杂相互作用关系的列车-轨道-路基耦合分析模型,从静力和动力的角度研究自密实混凝土层与底座板之间存在不同离缝工况时对轨道结构力学响应。研究结果表明:... 针对市域铁路路基地段新型装配式轨道层间离缝病害,建立可考虑轨道结构各部件复杂相互作用关系的列车-轨道-路基耦合分析模型,从静力和动力的角度研究自密实混凝土层与底座板之间存在不同离缝工况时对轨道结构力学响应。研究结果表明:当离缝长度未超过0.85 m时,轮轨垂向力、列车垂向加速度等轨道结构的动力响应指标变化较为平缓,离缝长度一旦超过0.85 m,各指标的变化量迅速增加,其中对列车垂向加速度、轨道板的动力效应影响最大。当离缝宽度未发展到钢轨下方时,各指标变化量很小,一旦超过钢轨下方,各项指标呈现指数增长变化趋势。离缝的存在严重影响了车辆运行的平稳性和安全性以及轨道结构的耐久性和整体性,需要及时进行养护维修。 展开更多

关键词 市域铁路 力学性能 数值计算 层间离缝 装配式轨道结构 列车-轨道-路基耦合模型

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新型装配式无砟轨道设计方案理论与试验研究

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作者 陈潇 任西冲 易正红 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第9期32-39,共8页

为适应城市轨道交通铺设装配式无砟轨道的发展趋势,克服传统现浇整体道床混凝土浇筑量较大等缺点,提出一种新型装配式无砟轨道结构设计方案,采用理论分析与试验测试相结合的方法,建立轨道系统有限元精细化分析模型和室内实尺试验模型,... 为适应城市轨道交通铺设装配式无砟轨道的发展趋势,克服传统现浇整体道床混凝土浇筑量较大等缺点,提出一种新型装配式无砟轨道结构设计方案,采用理论分析与试验测试相结合的方法,建立轨道系统有限元精细化分析模型和室内实尺试验模型,对城市轨道交通新型装配式无砟轨道力学响应开展理论分析和试验研究。研究表明:新型装配式无砟轨道在列车荷载作用下轨道板最大拉应力为0.696 MPa,最大位移为0.04 mm;静载试验中轨道结构应变随着垂向静荷载增大呈线性增加趋势,在510 kN垂向加载力作用下轨道板最大压应变为38.4με,卸载后残余变形很小,未出现明显塑性变形,结构承载能力满足要求;疲劳试验中随着疲劳加载次数增加,轨道板混凝土和钢筋应变在较小范围内变化,钢筋变化最大幅值为3με,混凝土最大变化幅值为10με,结构未见裂缝,抗疲劳性能良好;轨道结构加速度和位移峰值从上往下逐层递减,衰减效果显著;结构第一阶主频为70 Hz,与车辆系统频率相差较大,不会产生共振。 展开更多

关键词 城市轨道交通 装配式无砟轨道 结构方案 理论分析 实尺试验

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路桥过渡段双块式无砟轨道道床板上拱整治方案 被引量：1

7

作者 任西冲 《铁道建筑》 北大核心 2024年第6期43-49,共7页

针对路桥过渡段连续型双块式无砟轨道端梁位置道床板上拱病害,建立理论分析模型,研究了层间黏结状态和端梁支承条件对道床板上拱变形的影响规律;提出五种植筋方案,并对比分析了各方案的整治效果。结果表明:整体上,道床板在路基侧距离端... 针对路桥过渡段连续型双块式无砟轨道端梁位置道床板上拱病害,建立理论分析模型,研究了层间黏结状态和端梁支承条件对道床板上拱变形的影响规律;提出五种植筋方案,并对比分析了各方案的整治效果。结果表明:整体上,道床板在路基侧距离端梁中心10 m范围内上拱,最大上拱位置距离端梁中心约3 m;随着层间抗拉和抗剪强度增加,道床板最大垂向位移呈非线性减小趋势,层间黏结强度显著抑制了道床板的上拱变形;层间摩擦因数以及支承层、级配碎石、AB组填料造成的端梁侧向支承刚度变化对道床板上拱变形的影响相对较小;在距离端梁20 m范围以外植筋对道床板上拱变形的限制较小,增加路基侧距离端梁10 m范围内植筋可以明显减小道床板上拱变形。 展开更多

关键词 高速铁路 路桥过渡段 双块式无砟轨道 道床板垂向位移 影响规律 植筋方案

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大跨钢桁桥温差变形下无砟道床层间性能研究

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作者 刘昊明 肖杰灵 +2 位作者 李维 厚康恒 任西冲 《中国铁路》 北大核心 2024年第9期24-31,共8页

通过建立大跨斜拉钢桁桥全尺寸模型和多节间钢桁桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道空间精细化模型,形成空间多尺度有限元模型;分析钢桁梁在温差荷载作用下的桥面变形曲线与分布特征;针对跨中和主塔处无砟轨道,分析桥面温差变形、自密实混凝土(S... 通过建立大跨斜拉钢桁桥全尺寸模型和多节间钢桁桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道空间精细化模型,形成空间多尺度有限元模型;分析钢桁梁在温差荷载作用下的桥面变形曲线与分布特征;针对跨中和主塔处无砟轨道,分析桥面温差变形、自密实混凝土(SCC)层收缩及两者共同作用时道床的层间性能,研究弹性缓冲部件刚度对层间性能的影响。结果表明:(1)主梁温差变形时,Ⅲ型板轨道在跨中、主塔等变形显著位置的适应性良好;梁温差15℃时,层间未出现脱离。(2)叠加考虑SCC凝固收缩时,会产生层间脱空;凸台限位显著影响层间性能,代表性工况跨中下挠时凸台的压应力较上拱时约高80.8%,层间脱空量减小69.4%;主桥负温差超过10℃会加剧跨中层间脱空。(3)增加凹槽垫板刚度,减小弹性隔离层刚度,可缓解层间脱空,建议垫板刚度取250 kN/mm,垫层刚度取0.01 N/mm^(3)。 展开更多

关键词 无砟轨道 大跨钢桁桥 温差变形 自密实混凝土 凝固收缩 层间性能

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混凝土塑性损伤模型在无砟轨道非线性分析中的应用 被引量：24

9

作者 蔡小培 钟阳龙 +3 位作者 阮庆伍 任西冲 高亮 沈宇鹏 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期109-118,共10页

为满足无砟轨道非线性损伤分析及长期服役性能研究的需求,基于混凝土塑性损伤本构理论和CA砂浆劈裂抗拉试验结果,建立可考虑无砟轨道各组成结构材料非线性损伤的有限元分析模型。主要考虑温度和列车荷载作用,对比分析塑性损伤模型与线... 为满足无砟轨道非线性损伤分析及长期服役性能研究的需求,基于混凝土塑性损伤本构理论和CA砂浆劈裂抗拉试验结果,建立可考虑无砟轨道各组成结构材料非线性损伤的有限元分析模型。主要考虑温度和列车荷载作用,对比分析塑性损伤模型与线弹性模型对计算结果的影响。结果表明:当无砟轨道结构的受力变形较小时,非线性塑性损伤模型与线弹性模型的计算结果相差不大;当无砟轨道升温幅度超过30℃、正温度梯度超过60℃/m或列车荷载大于225kN时,两种模型的计算结果开始产生差异且随着荷载的增大而不断扩大。配筋的塑性损伤模型与现场实际结构和材料属性较为相符,可为无砟轨道非线性分析、塑性变形及损伤累积效应分析、长期服役性能研究等提供参考。 展开更多

关键词 无砟轨道 塑性损伤 强度试验 温度效应 列车荷载

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减振型装配式轨道设计方案理论与试验研究 被引量：1

10

作者 张政 娄会彬 +2 位作者 孙立 朱彬 任西冲 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期630-637,共8页

为适应城市轨道交通大规模建设和满足减振需求,提出一种新型装配式无砟轨道结构,建立车辆-无砟轨道耦合动力分析模型和室内实尺试验模型,对减振型装配式轨道结构力学性能进行研究.研究表明:减振型装配轨道结构在列车动载作用下的系统动... 为适应城市轨道交通大规模建设和满足减振需求,提出一种新型装配式无砟轨道结构,建立车辆-无砟轨道耦合动力分析模型和室内实尺试验模型,对减振型装配式轨道结构力学性能进行研究.研究表明:减振型装配轨道结构在列车动载作用下的系统动力响应指标均在安全限值范围内,满足行车安全性和舒适性要求;静载试验轨道结构混凝土最大压应变为-129.6με,远小于混凝土极限应变值;卸载后残余变形很小,轨道弹性较好,结构承载能力满足要求;在疲劳荷载作用下,结构整体受力变形较小,未见裂纹,抗疲劳性能良好;轨道振动从上往下逐层递减,频率为100~125 Hz,最大减振效果可达12.4 dB,结构减振效果显著且减振稳定性较好. 展开更多

关键词 城市轨道交通 装配式轨道 结构设计 理论分析 实尺模型

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大跨度钢桁梁明桥面轨枕板式轨道结构设计方案研究 被引量：2

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作者 张政 孙立 任西冲 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第8期27-32,共6页

新建广州南沙港铁路跨洪奇沥水道特大桥主桥采用(138+2×360+138) m钢桁梁柔性拱,为了降低钢桁梁用钢量,克服传统明桥面轨道结构几何形位不易保持、养修工作量大的缺点,在总结分析既有钢桁梁桥上轨道结构优缺点的基础上,结合大跨度... 新建广州南沙港铁路跨洪奇沥水道特大桥主桥采用(138+2×360+138) m钢桁梁柔性拱,为了降低钢桁梁用钢量,克服传统明桥面轨道结构几何形位不易保持、养修工作量大的缺点,在总结分析既有钢桁梁桥上轨道结构优缺点的基础上,结合大跨度钢桁梁结构特点,提出大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的设计方案,并对轨道结构组成部分进行选型和优化设计,同时对轨枕板式轨道整体稳定性进行检算。研究表明:轨枕板式轨道结构具有质量小、轨道几何形位保持能力强、养修工作量小等优点;轨枕板式轨道结构通过连接螺栓和限位圆管进行限位,轨枕结构整体稳定性满足要求;轨道结构板下垫层宜选用高聚物混凝土材料。 展开更多

关键词 铁路桥梁 钢桁梁桥 明桥面 轨枕板式轨道 设计 稳定性检算 高聚物混凝土

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市域铁路装配式轨道结构设计及力学特性研究 被引量：4

12

作者 朱彬 任西冲 《中国铁路》 2022年第8期48-54,共7页

为适应市域铁路的大规模发展,克服传统现浇枕式无砟轨道结构的缺点,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,并以桥梁地段为例,建立桥上无砟轨道三维精细化静力、动力分析模型,研究轨道系统的力学特性。研究表明:(1)... 为适应市域铁路的大规模发展,克服传统现浇枕式无砟轨道结构的缺点,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,并以桥梁地段为例,建立桥上无砟轨道三维精细化静力、动力分析模型,研究轨道系统的力学特性。研究表明:(1)桥上轨道结构在列车荷载作用下,最大拉应力为0.633 MPa,最大位移为0.903 mm,整体受力变形水平较低;(2)在温度荷载作用下,最大拉应力为2.105 MPa,最大垂向位移为1.039 mm,最大纵向位移为1.060 mm;(3)限位凸台倒角位置在正负温度梯度荷载下会出现一定程度应力集中现象,但整体受力水平较低,均未超过混凝土强度设计值;(4)车辆-轨道系统在160 km/h行车速度下,各项动力响应指标均在限值范围内,行车安全性和舒适性满足要求;(5)新型装配式无砟轨道稳定可靠、传力清晰、可维修性强,可为市域铁路装配式轨道结构设计、优化提供参考。 展开更多

关键词 市域铁路 装配式轨道 结构设计 静力特性 动力特性

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基于极限状态法的轨枕板式轨道结构配筋设计研究 被引量：1

13

作者 任西冲 郜永杰 暴金龙 《铁道建筑》 北大核心 2021年第5期97-101,共5页

以新建广州南沙港铁路大跨度钢桁梁桥上采用的一种新型轨枕板式轨道结构为工程背景,建立大跨度钢桁梁上轨枕板式轨道结构的分析模型,采用极限状态法对轨枕板进行配筋设计和检算;同时考虑横向预应力筋的影响,对轨枕板预应力筋的预应力损... 以新建广州南沙港铁路大跨度钢桁梁桥上采用的一种新型轨枕板式轨道结构为工程背景,建立大跨度钢桁梁上轨枕板式轨道结构的分析模型,采用极限状态法对轨枕板进行配筋设计和检算;同时考虑横向预应力筋的影响,对轨枕板预应力筋的预应力损失、混凝土和钢筋应力等进行检算。结果表明:轨枕板式轨道结构在桥梁挠曲变形荷载作用下的弯矩很小,对大跨度桥梁的适应性强;轨枕板纵向下层布设20ф12钢筋,上层布设15ф12钢筋,横向上、下层各设置6ф18钢筋,横向设置12ф7预应力筋,轨枕板承载能力、裂缝宽度、钢筋和混凝土应力等均满足要求。 展开更多

关键词 铁路桥梁 轨枕板式轨道 理论分析 极限状态法 配筋设计 预应力筋

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CRTSⅢ型板式无砟轨道底座凹槽四角裂缝产生机理及结构优化措施研究 被引量：5

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作者 刘增杰 任西冲 +1 位作者 张政 刘杰 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第2期43-48,共6页

针对高铁CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板施工过程中限位凹槽出现的四角裂缝病害,引入混凝土损伤塑性本构关系,建立底座板限位凹槽非线性随机损伤有限元分析模型,研究底座板凹槽四角裂缝产生机理并提出结构优化措施。研究结果表明:在较大负... 针对高铁CRTSⅢ型板式无砟轨道底座板施工过程中限位凹槽出现的四角裂缝病害,引入混凝土损伤塑性本构关系,建立底座板限位凹槽非线性随机损伤有限元分析模型,研究底座板凹槽四角裂缝产生机理并提出结构优化措施。研究结果表明:在较大负温度梯度荷载作用下,底座板凹槽四角位置会出现与现场实际情况相符的受拉损伤,负温度梯度为底座板凹槽四角裂缝产生的主要温度荷载条件,现场应重点关注轨道结构的负温度梯度情况;倒角能明显提高底座板凹槽四角混凝土损伤产生的临界负温度梯度,对限位凹槽的损伤情况也有一定程度改善,建议限位凹槽四角倒角半径取80~100 mm。现场应用情况表明,限位凹槽四角倒角结构优化设计对抑制凹槽四角裂缝产生效果明显。 展开更多

关键词 高速铁路 无砟轨道 限位凹槽 四角裂缝 塑性损伤 机理 优化措施

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轨道板端翘曲变形对行车动力特性影响研究 被引量：8

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作者 秦永平 任西冲 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2020年第10期43-48,65,共7页

研究目的:结合现场某大跨度桥上工点CRTSⅢ型轨道板端翘曲变形监测结果,本文建立可考虑板端翘曲变形以及无砟轨道各结构层非线性接触关系的列车-无砟轨道三维有限元耦合动力分析模型,研究板端不同程度的翘曲变形对系统动力特性的影响。... 研究目的:结合现场某大跨度桥上工点CRTSⅢ型轨道板端翘曲变形监测结果,本文建立可考虑板端翘曲变形以及无砟轨道各结构层非线性接触关系的列车-无砟轨道三维有限元耦合动力分析模型,研究板端不同程度的翘曲变形对系统动力特性的影响。研究结论:(1)现场轨道板端的最大翘曲位移量能达到1.87 mm,板端的翘曲位移明显高于板中,板端翘曲变形量随着时间大致呈周期性变化,轨道板端翘曲变形带动钢轨发生上拱变形,表现出一定的跟随性;(2)在规范规定的负温度梯度荷载作用下,系统各项动力指标满足行车安全要求;(3)当板端第一个扣件位置翘曲量超过2.9 mm时,轮重减载率将达到限值,建议对轨道结构采取相应加固措施,防止对行车安全性造成影响;(4)本研究结果可为CRTSⅢ型板式无砟轨道养护维修及行车安全提供指导。 展开更多

关键词 CRTSⅢ型板式无砟轨道 轨道板 温度翘曲变形 附加轨道不平顺 车辆-轨道系统动力特性

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