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温度荷载作用下高铁纵连无砟轨道板间接缝界面损伤研究
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作者 张泽群 何越磊 +1 位作者 杲斐 杨永爱 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第3期65-71,80,共8页
高铁纵连板式无砟轨道的板间接缝作为一种后浇结构,在极端温度荷载作用下易出现界面脱黏等病害,不仅影响轨道结构整体纵向刚度及连接稳定性,同时对列车运行安全造成威胁。为探究温度荷载作用下板间接缝的界面损伤分布规律,首先,在无砟... 高铁纵连板式无砟轨道的板间接缝作为一种后浇结构,在极端温度荷载作用下易出现界面脱黏等病害,不仅影响轨道结构整体纵向刚度及连接稳定性,同时对列车运行安全造成威胁。为探究温度荷载作用下板间接缝的界面损伤分布规律,首先,在无砟轨道内部布设温度传感器获取轨道板的温度场,基于实测数据制定轨道板温度分析工况;然后,基于双线性内聚力理论,建立同时考虑预应力钢筋作用及板间接缝界面损伤的纵连板式无砟轨道模型,并从垂直和水平方向分析实际温度场作用下接缝界面的损伤规律及分布差异;最后,将仿真结果与现场接缝损伤情况进行对比,确定接缝界面最不利受力位置,为指导工务部门精细化检修作业提供参考。结果表明:轨道板实际温度梯度存在超过高速铁路设计规范的情况;整体降温与负温度梯度耦合作用为最不利加载工况,垂直方向上宽接缝与轨道板垂直接触界面以及窄接缝与砂浆层接触界面损伤尤为严重;水平方向上接缝界面在邻近预应力钢筋区域可能存在隐蔽病害,在平均升温18.92℃时接缝界面在该区域均出现损伤,工务部门应加强关注接缝界面在预应力钢筋布置区域的损伤发展。 展开更多
关键词 高速铁路 无砟轨道 板式轨道 板间接缝 界面损伤 温度荷载 损伤规律 精细化分析
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道岔融雪系统电加热元件传热模型构建及分析
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作者 贺清 李宗霖 +1 位作者 黄勇 李飞 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期841-851,共11页
为了研究道岔融雪的基本原理,解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题,以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象,基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪... 为了研究道岔融雪的基本原理,解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题,以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象,基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪模型分为无积雪的一般情况和有积雪的极端情况,按照现场环境数据和参数进行模型仿真,将一般情况的仿真结果与现场实验收集的轨温数据进行对比,并模拟极端情况下原电加热元件的融雪效果,对温度分布,轨温变化和积雪融化程度进行分析。研究结果表明:通过对道岔尖轨轨腰加热方式进行建模,融雪模型与现场数据有较好的拟合度,温度差在±2℃内,相对误差保持在7%以内,验证了模型的可靠性。一般情况下,系统首次加热需要40 min左右将钢轨加热至目标温度,电加热元件冷却后再次加热至目标温度需要25 min左右。极端情况下,使用与一般情况首次加热的相同条件,此时轨温上升较为缓慢,与目标温度相差10℃左右,积雪相变程度在0.3以下,不能达到融雪的目的。极端情况下增加无积雪的对照组进行轨温模拟,积雪是影响轨温变化的主要因素。依据现场条件对道岔尖轨完成了传热模型构建,并验证了模型的准确性,同时实验证明了现有系统应对极端情况融雪效果不理想,为后续加热元件材料改进、安装方式优化、系统功率分时多路配置等方面提供了理论依据。 展开更多
关键词 铁路道岔 融雪系统 电加热 模拟仿真 传热模型 温度分布
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考虑流固耦合效应的富水破碎围岩隧道开挖力学特性研究 被引量:1
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作者 韩占波 刘永刚 《中国铁路》 北大核心 2024年第10期34-42,共9页
为研究富水破碎围岩隧道开挖时流固耦合作用下围岩和衬砌结构的力学特性,以天秀山隧道Ⅳ级富水破碎围岩段为背景,探究了隧道动态开挖过程中围岩内流固耦合效应对隧周围岩内孔压、塑性区分布和衬砌变形的影响,并分析注浆中空锚杆的加固... 为研究富水破碎围岩隧道开挖时流固耦合作用下围岩和衬砌结构的力学特性,以天秀山隧道Ⅳ级富水破碎围岩段为背景,探究了隧道动态开挖过程中围岩内流固耦合效应对隧周围岩内孔压、塑性区分布和衬砌变形的影响,并分析注浆中空锚杆的加固效果。结果表明:(1)地表水入渗的破碎围岩中隧道开挖,衬砌对渗流的“阻挡”效应使拱腰上部围岩内的孔压升高;流固耦合作用使拱顶的沉降,拱肩、拱腰和拱脚处的水平变形量增大,隧周围岩的塑性区范围增大。(2)设计施工中隧周围岩内的孔隙水压力应按动水压力考虑。(3)富水破碎围岩采用径向注浆中空锚杆后,拱脚以上部位围岩的塑性区范围减小,衬砌结构的轴力和弯矩均减小。研究结果为富水破碎软弱围岩隧道的设计、施工提供了理论参考依据。 展开更多
关键词 隧道 富水破碎围岩 有限差分 流固耦合 力学特性
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无砟轨道水泥基材料表层强化方法与作用机理
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作者 张旭 冯浩 +4 位作者 周骏 吴世翔 庞浩 王永冕 刘竞 《铁道建筑》 北大核心 2024年第3期136-140,共5页
由于受到外界环境的影响,高速铁路无砟轨道水泥基材料服役性能逐渐降低。采用渗透结晶材料和环氧树脂对水泥基材料表面进行涂刷处理,通过试验对比表面处理对水泥基材料力学性能、耐磨性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能和微观结构的影响... 由于受到外界环境的影响,高速铁路无砟轨道水泥基材料服役性能逐渐降低。采用渗透结晶材料和环氧树脂对水泥基材料表面进行涂刷处理,通过试验对比表面处理对水泥基材料力学性能、耐磨性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能和微观结构的影响。结果表明:表面涂刷渗透结晶材料和涂刷环氧树脂均可以提高砂浆表面回弹强度和混凝土所能经受的冻融循环次数并降低氯离子扩散系数。与处理前相比,表面涂刷渗透结晶材料和环氧树脂后,表面回弹强度分别提高了5.0%、10.1%,冻融循环次数分别增加140次和183次以上(相对动弹性模量60%),氯离子渗透系数分别降低64.0%、92.5%,环氧树脂的提升效果更显著,但会受材料老化影响而效果变差;与处理前相比,涂刷渗透结晶材料可提高砂浆的力学性能(抗压强度提高11.5%),涂刷环氧树脂可增强砂浆的耐磨性能(磨损质量减少19.5%)。因此,可根据应用环境选择合适的表面涂刷材料,频繁暴露在高温、臭氧、紫外线等易老化环境中或需要提高强度时宜选择渗透结晶材料,主要受冻融破坏、有害离子侵入、磨蚀破坏等环境因素影响时宜选择环氧树脂。 展开更多
关键词 工程材料 表层强化 水泥基材料 渗透结晶材料 环氧树脂 力学性能 耐久性能
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掺加碳纤维和石墨粉对整体道床轨枕端部温度应力影响研究 被引量:3
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作者 唐先习 李维东 +1 位作者 戚彦福 赵国凯 《混凝土》 CAS 北大核心 2021年第10期110-114,共5页
基于西北地区的实际环境条件,对掺加改性材料与普通混凝土整体道床轨枕端部的温度应变进行了试验检测;将试验测得的应变值进行温度修正后,通过温度应力计算理论,计算了整体道床轨枕端部在凝结硬化阶段至180 d龄期温度变化过程中的温度应... 基于西北地区的实际环境条件,对掺加改性材料与普通混凝土整体道床轨枕端部的温度应变进行了试验检测;将试验测得的应变值进行温度修正后,通过温度应力计算理论,计算了整体道床轨枕端部在凝结硬化阶段至180 d龄期温度变化过程中的温度应力,总结凝结硬化阶段后至180 d龄期内轨枕端部温度应变与应力分布规律,进而研究碳纤维和石墨粉共同作用对整体道床轨枕端部温度应力的影响。结果表明:混凝土中掺入一定量的碳纤维和石墨粉确实能起到减小道床轨枕端部温度应变与应力的作用,可为西北大风干燥条件下整体道床轨枕端部变形与已有裂缝的防治提供参考。 展开更多
关键词 整体道床 轨枕端部 温度应力 碳纤维和石墨粉
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涡流脉冲热像对钢轨滚动接触疲劳裂纹表面长度的量化评估研究 被引量:2
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作者 杨延强 朱俊臻 +1 位作者 冯辅周 王红军 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期144-149,共6页
涡流脉冲热像技术作为一种新型的无损检测技术,兼具有感应加热非接触、高效和红外热像快速直观等优点,已应用于 不同领域关键部件的缺陷检测与评估。 针对钢轨踏面存在的滚动接触疲劳裂纹,利用涡流脉冲热像开展裂纹表面长度量化研 究分... 涡流脉冲热像技术作为一种新型的无损检测技术,兼具有感应加热非接触、高效和红外热像快速直观等优点,已应用于 不同领域关键部件的缺陷检测与评估。 针对钢轨踏面存在的滚动接触疲劳裂纹,利用涡流脉冲热像开展裂纹表面长度量化研 究分析。 针对滚动接触疲劳裂纹形貌分布复杂这一特点,设计了一套结合裂纹响应提取和裂纹识别的流程。 并通过线性拟合 参数对比分析了在裂纹响应提取中使用的不同方法的性能。 试验结果表明,采用加热前期的热像数据进行主成分分析得到的 热模对裂纹长度量化效果最好,具有最高的拟合优度 92. 8%,灵敏度 5. 91,和最小的残差 2⁃范数 2. 24。 展开更多
关键词 涡流脉冲热像 钢轨滚动接触疲劳裂纹 缺陷量化
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顶推纠偏下的无砟轨道力学行为及关键参数研究 被引量:3
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作者 刘竞 潘永健 +3 位作者 杨延强 冯浩 侯志刚 孙景桐 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期23-31,共9页
为确保横向顶推纠偏时无砟轨道结构受力合理、不损伤破坏,根据高速铁路无砟轨道顶推纠偏施工工艺,建立路基段CRTSⅡ板式无砟轨道顶推纠偏模型.分析了无砟轨道在单点顶推力及多点联合顶推力作用下,各结构层的应力分布及变形情况,研究了... 为确保横向顶推纠偏时无砟轨道结构受力合理、不损伤破坏,根据高速铁路无砟轨道顶推纠偏施工工艺,建立路基段CRTSⅡ板式无砟轨道顶推纠偏模型.分析了无砟轨道在单点顶推力及多点联合顶推力作用下,各结构层的应力分布及变形情况,研究了无砟轨道顶推纠偏过程中相关关键参数(如顶推力、加载长度、轨道偏移量等)之间的相关性.研究结果表明:采用单点顶推力时,影响范围有限,仅能使作用点附近30 m区域产生横向移动,且轨道结构最大允许纠偏量不足2 mm;采用多点顶推时,顶推力的加载长度增加,影响范围和结构横向偏移量也逐渐增加.轨道结构最大纵向应力出现在顶推荷载中部及荷载边缘区域,实际顶推施工时需要对该处轨道应力进行监测与控制. 展开更多
关键词 高速铁路 顶推纠偏 数值模拟 力学行为
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轻型击实下砂粒式乳化沥青混合料压实性能 被引量:2
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作者 郑新国 包秀明 +4 位作者 张驰 王峰 杨延强 冯浩 包国杰 《铁道建筑》 北大核心 2021年第10期149-153,共5页
通过试验分析了轻型击实作用下乳化沥青和水对砂粒式乳化沥青混合料试样高度、马歇尔稳定度及空隙率的影响规律。结果表明:对于单掺乳化沥青或水试样,掺量较低时矿料结团不利于击实,随着掺量提高乳化沥青和水的成膜润滑作用增强,试样密... 通过试验分析了轻型击实作用下乳化沥青和水对砂粒式乳化沥青混合料试样高度、马歇尔稳定度及空隙率的影响规律。结果表明:对于单掺乳化沥青或水试样,掺量较低时矿料结团不利于击实,随着掺量提高乳化沥青和水的成膜润滑作用增强,试样密实性增加,击实后试样高度逐步降低;掺量低时乳化沥青对矿料的裹附结团作用比水强,掺量高时乳化沥青对矿料的润滑作用比水弱,导致不同掺量下单掺乳化沥青试样的高度均比单掺水试样高;由于水的分解作用和成膜润滑作用导致复掺水和乳化沥青试样高度总体上比单掺乳化沥青试样低,且在乳化沥青掺量较多、击实次数较少时更为明显;与单掺试样相比,复掺试样的马歇尔稳定度显著提高,空隙率显著降低。 展开更多
关键词 工程材料 轻型击实 试验研究 砂粒式乳化沥青混合料 试样高度 马歇尔稳定度 空隙率
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