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层间连接对CRTSⅢ型板式轨道结构受力特性影响研究
| 论文题名： | 层间连接对CRTSⅢ型板式轨道结构受力特性影响研究 |
| 关键词： | 铁路工程;板式无砟轨道;受力特性;层间连接;混凝土;本构模型 |
| 摘要： | CRTSⅢ型板式无砟轨道是完全具有自主知识产权的无砟轨道系统，轨道结构中预制轨道板与现浇自密实混凝土通过层间粘接和U型钢筋紧密结合形成复合结构。无砟轨道作为高速铁路的下部行车基础，在新旧混凝土层间粘结薄弱内因及后期运营环境长期共同作用下，层间粘结势必会遭到破坏，最终可能导致离缝的产生。层间连接是轨道结构正常工作的基本保证，本文针对不同层间连接状态下的Ⅲ型板式轨道，利用有限元软件ABAQUS，建立包含混凝土本构模型（CDP，Concrete Damage Plastic）的精细梁体有限元模型，对轨道结构受力特性进行研究，主要研究内容与结论如下: (1)Ⅲ型板式轨道层间无粘结时，即层间仅U型钢筋连接作用，不同荷载工况作用时，U型钢筋连接均未使轨道板与自密实混凝土达到完全协同作用，列车荷载、常用荷载组合（常用正温度荷载及常用列车荷载）作用于板中时，协同作用程度分别为57％和69％，协同作用程度较低。 (2)轨道结构在外荷载作用时，U型钢筋使轨道板与自密实混凝土协同作用，U型钢筋处自密实混凝土处于较高应力状态;自密实混凝土凸台则对轨道结构进行限位和传递水平荷载。计算结果表明，自密实混凝土锚固U型钢筋处及凸台沿纵向两端均为结构薄弱部分，在外荷载作用下容易产生损伤。 (3)由于自密实混凝土收缩率较大，无论层间粘接良好与否，自密实混凝土在收缩等效降温荷载工况作用下均发生严重破坏，尽管与实际状态相去甚远，但侧面说明自密实混凝土浇筑完成后，早期养护至关重要。 (4)增大钢筋直径有利于提升轨道板与自密实混凝土协同作用程度，但提升空间有限，钢筋直径增大1倍（由12mm增大到25 mm）的情况下，列车荷载、最大温度梯度及常用荷载组合工况作用时，对应协同作用程度仅提升约10％、6％和8％。此外，由协同作用程度提升程度变化趋势可以预见，增大U型钢筋直径并不能完全使轨道板与自密实混凝土协同作用。 (5)层间仅U型钢筋连接时，钢筋周围自密实混凝土处于较高应力状态，随着钢筋直径的增长，协同作用增强，自密实混凝土损伤区域逐步扩大，主要集中于板端第2～5排U型钢筋周围。且从计算结果来看，自密实混凝土损伤区域无论钢筋直径如何变化均有损伤发生，不利于U型钢筋的锚固。因此，建议对板端U型进行改进优化，以保证服役年限内的轨道结构在层间无粘结时，U型钢筋能正常工作。 |
| 作者： | 吴青松 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘学毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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