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新型纤维复合桁架增强双块式无砟轨道板疲劳性能试验研究
| 论文题名： | 新型纤维复合桁架增强双块式无砟轨道板疲劳性能试验研究 |
| 关键词： | 无砟轨道板;玄武岩纤维增强复合筋;钢-连续纤维增强复合筋;疲劳性能;静力性能 |
| 摘要： | 随着高速铁路速度的提升，对其安全性和稳定性的要求也进一步提高。无砟轨道结构因其安全稳定、使用寿命长、后期维修工作少、耐久性好等优点，逐渐在高速铁路系统中成为首选。然而，在我国高速铁路系统中，无砟轨道板与ZPW-2000A轨道电路仍存在不兼容问题，主要原因是无砟轨道板内钢筋搭接形成的闭合回路与轨道电路的高频信号电流产生电磁感应，致使信号传输距离严重降低，列车运行的安全性得不到更好的保障。参考现有研究文献，学者们创新性的提出采用玄武岩纤维增强复合筋(Basalt Fiber Reinforced Polymer，简称BFRP筋)和钢-连续纤维增强复合筋(SteelFiber Composite Bar，简称SFCB)制成的桁架替换CRTSI型双块式无砟轨道板中的纯钢筋桁架，以此解决电路互感问题，并对其静力性能进行了试验研究。 然而，无砟轨道板作为无砟轨道系统中最关键的部分，除了要承受列车停靠时的静力荷载外，更多的是列车往返行驶过程中带来的交变荷载，这样很可能造成轨道板在疲劳应力状态下发生损伤或者失效。并且对轨道板疲劳性能的确定己成为使用前必要的检验标准，所以针对新型轨道板疲劳性能的研究很有必要。 因此，在新型轨道板的静力性能试验研究的基础上，本文着重对其疲劳性能展开研究。主要工作如下: (1)首先依据已有的试验研究，选取性能较优的新型轨道板，即通过等抗弯刚度原则进行设计(采用SFCB桁架替换钢筋桁架)，并制作了四根桁架。 (2)根据CRTSI型双块式无砟轨道板的设计要求，制作新型纤维复合桁架增强的双块式无砟轨道板。 (3)通过四点加载方式，对符合标准的新型纤维复合桁架增强双块式无砟轨道板展开疲劳性能试验。 (4)依据试验现象和试件破坏模式，对轨道板疲劳性能进行对比和分析。 (5)通过对疲劳试验数据的分析，给出了新型轨道板在循环荷载下的挠度计算公式、裂缝宽度计算公式、刚度退化规律，以及拟合了用来预测新型轨道板疲劳寿命的P-N曲线。 试验结果表明:在相同的疲劳上限值循环加载下，新型轨道板与普通轨道板均能满足200万次的疲劳寿命要求，且完成疲劳加载后静压破坏的模式与直接静压的模式相似;针对新型轨道板，提高其荷载水平，分别在循环51.1万次和34.7万次发生疲劳破坏，破坏模式均为下弦杆SFCB拉断;与采用普通钢筋桁架的轨道板相比，新型轨道板具有较好的疲劳性能;针对新型轨道板提出的P-N曲线能很好的预测其疲劳寿命。 |
| 作者： | 潘登 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨洋;朱中国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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