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高速铁路无砟轨道结构横向温度裂缝分布预估研究
| 论文题名： | 高速铁路无砟轨道结构横向温度裂缝分布预估研究 |
| 关键词： | 高速铁路;横向温度裂缝;精细化模型;温度场;开裂模型 |
| 摘要： | 随着我国铁路大规模发展和深入推进，高速铁路建设取得了很大进展，高速铁路的建设进入了一个全面发展、快速建设的新阶段。高速铁路在迅速发展的同时也带来了问题和挑战，由于在设计和建造过程中对复杂条件下无砟轨道性能变化研究不足，国内多条线路在运营过程中出现了一定程度的病害现象，例如混凝土底座开裂、轨道板开裂、板中隆起、板端翘曲、填充层剥离、碎裂等，严重影响了高速铁路运行的安全。随着早期建设的无砟轨道结构服役期的增长，结构维修养护任务凸显出来，因此无砟轨道结构病害的分析和研究意义重大。本文在总结前人研究和应用成果的基础上，依托高铁联合基金项目“基于可靠度的高速铁路无砟轨道全寿命设计理论与方法研究”重大课题，以京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构为研究对象，采用理论分析、数值模拟、现场试验和病害调研等手段对无砟轨道结构开展了以下研究工作: 首先，利用计算机有限元软件ABAQUS，从模型、材料、荷载作用、边界条件精细化考虑精细化模型的建立方法，分别建立路基和桥梁基础上的无砟轨道结构精细化模型;其次，根据Fourier热传导方程，利用传热学基本理论分析轨道板内温度场分布规律，并针对影响无砟轨道结构温度场的温度作用提出相应的建议取值;再次，基于前文建立的无砟轨道结构精细化模型，运用温度应力的基本理论，分别对均匀降温和温度梯度作用下CRTSⅡ型无砟轨道结构的应力和位移展开研究;然后，在既有无砟轨道结构温度效应计算方法的基础上，重点对由均匀降温引起的轨道板横向裂缝进行研究，通过建立无砟轨道结构均匀降温下的开裂模型，考虑配筋、板底摩擦（CA砂浆层）以及钢筋混凝土粘结对板的收缩变形的约束作用，对裂缝形成机理、影响因素进行分析;最后，根据前文理论分析和数值模拟的结果，并结合无砟轨道运营阶段病害现场调研情况，提出针对温度作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道结构横向裂缝的设计建议和养护维修措施。 研究结果表明:轨道结构温度场沿深度方向变化是非线性的，混凝土收缩可按等效降温的方法计算，我国应提出适合实际气候、地形等的温度梯度建议值;无砟轨道在均匀降温、正温度梯度和负温度梯度作用下分别出现低温开裂、板中拱起和板角翘曲，预设裂缝处为结构的薄弱位置;无砟轨道结构设计参数的变化对横向裂缝分布有较大影响;横向温度裂缝可分别在设计、施工和养护维修阶段采取相关措施进行控制。 |
| 作者： | 马腾飞 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 孙璐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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