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原文传递 CRTS Ⅱ型板式无砟轨道宽窄接缝损伤行为及病害影响研究

论文题名：	CRTS Ⅱ型板式无砟轨道宽窄接缝损伤行为及病害影响研究
关键词：	CRTSⅡ型板式无砟轨道;宽窄接缝;混凝土塑性损伤模型;内聚力模型;损伤病害
摘要：	宽窄接缝是将CRTSⅡ型板式无砟轨道板连接为纵连结构的重要部件，其尺寸小，内部结构复杂，在复杂的外界荷载作用下极易产生结合面开裂、混凝土破碎等损伤病害。这不仅会失去对接缝内部结构的保护作用，而且改变了轨道结构的受力变形特征。当宽接缝或窄接缝出现大面积破损后，夏季高温环境将导致轨道板纵向上偏心受压，加剧层间离缝及轨道板上拱。此外，CRTSⅡ型板式无砟轨道多铺设于我国的华北地区，全年气温变化及昼夜温差较大，骤冷骤热循环往复作用会导致宽窄接缝损伤病害具有典型的群发性和突发性，影响轨道结构的稳定性及耐久性。鉴于此，本文建立了路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道非线性有限元模型，针对宽窄接缝损伤机理及病害影响展开了系统的研究。具体开展的研究内容如下：　　(1)开展了宽窄接缝强度折减及先后浇筑材料黏结强度室内试验　　模拟宽窄接缝现场浇筑施工情况设计并开展了混凝土试件室内试验，获取了宽窄接缝混凝土强度的折减系数，为后续仿真研究中的接缝材料参数取值提供试验依据；根据CRTSⅡ型板式无砟轨道中的新老材料结合面特征浇筑了拉伸以及剪切复合试件，开展了复合试件黏结强度室内试验，获取了先后浇筑材料黏结面的法向及切向强度、刚度及断裂能等参数，为后续双线性内聚力模型的构建提供数据支撑。　　(2)建立了路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道非线性有限元模型　　基于室内试验获取的参数，分别使用混凝土塑性损伤(CDP)本构及双线性内聚力模型(CZM)本构来表征CRTSⅡ型板式无砟轨道中主体结构和结合面的力学行为；考虑了宽窄接缝截面特征以及轨道板中钢筋对结构受力的影响；最终建立了包含宽窄接缝细部模型的路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道非线性有限元模型，并验证了本构模型及整体模型的可靠性。　　(3)研究了纵连施工以及服役荷载对宽窄接缝塑性损伤的影响　　利用CRTSⅡ型板式无砟轨道非线性有限元模型对宽窄接缝的受力变形情况展开了分析。通过“modelchange”生死单元模拟轨道板纵连张拉与宽窄接缝浇筑施工；对轨道结构分别施加列车荷载、整体温度荷载以及温度梯度荷载来研究不同荷载作用下宽窄接缝的受力变形行为与塑性损伤情况；考虑了下部基础变形对宽窄接缝结构损伤以及界面开裂的影响，对沉降作用位置、沉降波长以及沉降幅值对宽窄接缝损伤病害的影响开展了分析；研究了由于前期施工缺陷造成的宽窄接缝尺寸超标与材料强度不足对结构塑性损伤的影响。　　(4)研究了宽窄接缝病害对轨道服役状态的影响　　根据宽窄接缝损伤的研究结果，借助带接缝截面开裂以及结构缺损的有限元模型研究了接缝病害对轨道服役状态的影响；建立了路基段的高速列车-CRTSⅡ型板式无砟轨道耦合动力学模型，研究了接缝病害及夏季高温下由其引起的钢轨短波不平顺对车辆和轨道结构动力响应的影响。
作者：	徐梧桐
专业：	交通运输
导师：	肖宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2023