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新型纤维金属复合筋增强CRTSⅡ型轨道板的疲劳性能研究
| 论文题名： | 新型纤维金属复合筋增强CRTSⅡ型轨道板的疲劳性能研究 |
| 关键词： | 无砟轨道板;纤维金属复合筋;有限元分析;疲劳试验;寿命预测 |
| 摘要： | 高速铁路无砟轨道和传统有砟轨道相比，具有结构稳定性好，维修工作量小和使用寿命长的优点，因此在国外高速铁路中得到广泛应用。对无砟轨道开展技术创新研究，有利于形成一套完整的无砟轨道自主知识产权技术体系。 目前在京沪高速铁路谐振式轨道电路的传输性能控制上，采用的绝缘处理方法会导致钢筋与混凝土的粘结力变低和钢筋网片的绝缘性能变差等问题，纤维金属复合筋为解决这一问题提供了有效地途径。 纤维金属复合筋是一种高强度材料，具有耐高温性、耐腐蚀性和绝缘性优良的特点，因热膨胀系数与混凝土相近，已被逐渐应用到混凝土领域，把纤维金属复合筋应用在无砟轨道板中可以较为有效的解决绝缘和结构受力问题，具有较广阔的应用前景。本文在总结前人研究成果的基础上，对纤维金属复合筋无砟轨道板轨下板开展了以下研究工作:材性试验、疲劳试验、数值模拟和理论分析。 (1)开展了纤维金属复合筋材料(玻璃纤维金属复合筋简称GFST和玄武岩纤维金属复合筋简称BFST)和HRB500钢筋的力学性能试验研究，得到了材料的屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率以及全过程荷载—变形曲线和应力—应变曲线等，研究了筋材与混凝土之间的粘结性能，讨论了粘结滑移机理，并对纤维金属复合筋的疲劳性能进行了理论研究。 (2)本文根据规范对纤维金属复合筋无砟轨道板轨下板进行了开裂和承载能力的计算，得到了BFST配筋和GFST配筋下轨下板开裂弯矩和极限承载能力的理论计算值。还用大型有限元软件ANSYS建立了轨下板的三维有限元计算模型，分析了三种筋材轨道板在不同设计荷载情况下的应力应变、挠度变形以及极限承载力，并与理论计算值比较，两者吻合较好。 (3)制作了BFST筋、GFST筋和HRB500级钢筋轨下板试件共5个，分别进行等幅疲劳性能试验研究，探讨了轨下板在等幅疲劳荷载作用下受力机理与破坏形态、平截面假定、受压区混凝土积累残余应变发展规律、受拉筋材应变发展规律以及S-N曲线，同时还讨论了挠度的发展规律及裂缝宽度发展规律，最后分析计算方法，推出疲劳损伤模型，对无砟轨道板疲劳寿命进行预测。 结果表明:GFST筋、BFST筋轨道板除了具有优良的绝缘性能和耐腐蚀性能外，还具有较好的疲劳性能，同时具有较高的承载能力和抗裂能力，满足高速铁路轨道板结构的设计要求，分析结果可为无砟轨道技术系统提供可靠的参考。 |
| 作者： | 冯照平 |
| 专业： | 土木工程;防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 张继文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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