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在我国东部软土地区,高速铁路路基不均匀沉降时有发生,路基不均匀沉降不仅影响轨道结构的垂向平顺性,当路基发生不均匀沉降时,轨道结构的横向偏移也常伴随产生。高铁无砟轨道对线下基础变形十分敏感,为保证列车行车安全,必须对无砟轨道的不均匀沉降与偏移进行整治。注浆抬升纠偏法是CRTSII型板式无砟轨道常用的纠偏方法,由于CRTSII型板式无砟轨道为纵向连续结构,在纠偏作业时相邻轨道板之间存在相互作用,加上纠偏区段往往轨道结构状态较差,一些结构病害如宽窄接缝离缝、砂浆层离缝、支承层裂纹等常伴随产生,使得纠偏作业时轨道结构的受力状态更加复杂。
注浆抬升纠偏技术在现场已广泛应用,但缺乏理论方面的研究,为保证纠偏作业的安全可靠,进一步完善纠偏工艺,论文围绕路基上CRTSII型板式轨道纠偏整治施工受力特性展开了研究,主要研究内容包括:
(1)基于路基上CRTSII型板式轨道结构特征及现有的注浆抬升纠偏工艺,将纠偏作业模型化,采用内聚力模型模拟轨道板—宽窄接缝、轨道板—砂浆层、未解粘区支承层—路基表层之间的粘结接触;将解粘区支承层—路基表层间设为摩擦接触,通过现场试验,获得其摩擦系数,建立了路基上CRTSII型板式轨道纠偏整治有限元模型。
(2)基于建立的有限元模型,分别对采用水硬性支承层和C15混凝土支承层的两种轨道结构的纠偏受力特性展开研究,分析了纠偏作业中轨道结构各部件的受力状态、各层间粘结界面的损伤状态及损伤发展规律,在此基础上给出了保证轨道结构不发生损伤破坏的临界纠偏位移,并与现场监测结果进行对比,以验证模型的准确性。
(3)对伤损轨道结构在纠偏作业中的损伤发展演化规律展开研究,分析了宽窄接缝出现局部离缝时,剩余宽窄接缝粘结界面在纠偏作业中的损伤演化规律,在此基础上给出了保证损伤不发生进一步扩展的临界纠偏位移;分析了当砂浆层出现板中离缝、板边离缝时,纠偏作业对剩余砂浆层粘结界面的影响;分析了纠偏作业中支承层横向裂纹、垂向裂纹的扩展规律。
(4)基于前述的仿真计算结果,以增加纠偏位移量为目标,综合经济性因素,在解粘区边界位置、宽窄接缝是否凿除方面对现有的纠偏整治工艺进行了进一步优化。
注浆抬升纠偏技术在现场已广泛应用,但缺乏理论方面的研究,为保证纠偏作业的安全可靠,进一步完善纠偏工艺,论文围绕路基上CRTSII型板式轨道纠偏整治施工受力特性展开了研究,主要研究内容包括:
(1)基于路基上CRTSII型板式轨道结构特征及现有的注浆抬升纠偏工艺,将纠偏作业模型化,采用内聚力模型模拟轨道板—宽窄接缝、轨道板—砂浆层、未解粘区支承层—路基表层之间的粘结接触;将解粘区支承层—路基表层间设为摩擦接触,通过现场试验,获得其摩擦系数,建立了路基上CRTSII型板式轨道纠偏整治有限元模型。
(2)基于建立的有限元模型,分别对采用水硬性支承层和C15混凝土支承层的两种轨道结构的纠偏受力特性展开研究,分析了纠偏作业中轨道结构各部件的受力状态、各层间粘结界面的损伤状态及损伤发展规律,在此基础上给出了保证轨道结构不发生损伤破坏的临界纠偏位移,并与现场监测结果进行对比,以验证模型的准确性。
(3)对伤损轨道结构在纠偏作业中的损伤发展演化规律展开研究,分析了宽窄接缝出现局部离缝时,剩余宽窄接缝粘结界面在纠偏作业中的损伤演化规律,在此基础上给出了保证损伤不发生进一步扩展的临界纠偏位移;分析了当砂浆层出现板中离缝、板边离缝时,纠偏作业对剩余砂浆层粘结界面的影响;分析了纠偏作业中支承层横向裂纹、垂向裂纹的扩展规律。
(4)基于前述的仿真计算结果,以增加纠偏位移量为目标,综合经济性因素,在解粘区边界位置、宽窄接缝是否凿除方面对现有的纠偏整治工艺进行了进一步优化。