列车荷载作用下无砟轨道含水裂纹的受力特性及影响研究PDF电子书下载

交通运输

作者：徐桂弘着
出版社：成都：电子科技大学出版社
出版年份：2017
ISBN：9787564743710
页数：189 页

图书介绍：本文针对典型无砟轨道含水裂纹受力及扩展问题，对高速列车动荷载作用及雨水侵入条件下，混凝土的裂纹扩展机理进行理论与试验研究，依据高速列车动荷载作用特征，通过建立理论计算及模型试验，进行了混凝土中裂纹内动水压力理论与试验研究，分析了动水压力的作用特性及裂纹扩展性态；基于混凝土断裂力学及冲蚀磨损理论，初步研究了水环境下混凝土中裂纹的发展机理和相关因素。查看图书目录点击购买PDF全本电子书上一篇：城市地铁盾构隧道病害快速检测与工程实践下一篇：长江经济带重大战略研究丛书长江经济带立体交通走廊战略研究 《列车荷载作用下无砟轨道含水裂纹的受力特性及影响研究》目录 标签：荷载含水受力裂纹轨道

第1章概述1

1.1 研究背景及意义1

1.2 国内外高速铁路无砟轨道应用现状3

1.2.1 国外高速铁路无砟轨道的应用现状3

1.2.2 我国高速铁路无砟轨道应用状况5

1.3 无砟轨道的伤损现状调研9

1.3.1 板式无砟轨道9

1.3.2 双块式无砟轨道13

1.4 计算流体力学及流固耦合研究现状16

1.4.1 计算流体力学的发展及研究现状16

1.4.2 流固耦合研究现状18

1.5 水环境下混凝土伤损研究20

1.5.1 混凝土中空隙水压力21

1.5.2 水对混凝土强度的影响21

1.5.3 水对混凝土断裂性能的影响23

1.6 冲蚀磨损研究进展25

1.6.1 液两相流研究现状25

1.6.2 冲蚀磨损研究现状26

1.7 本课题研究主要内容和研究思路28

1.7.1 本课题研究的主要内容28

1.7.2 研究的技术路线30

第2章无砟轨道裂纹水流特性计算模型及方法31

2.1 无砟轨道裂纹水流特性计算模型31

2.1.1 模型简化要点32

2.1.2 计算模型33

2.2 模型中的流体、固体及流固耦合理论35

2.2.1 流体理论35

2.2.2 边界条件41

2.2.3 结构运动方程42

2.3 计算方法43

2.3.1 ANSYS-CFX简介44

2.3.2 构建瞬态耦合分析系统44

2.3.3 网格划分及网格检验45

2.3.4 标记界面条件48

2.3.5 ANSYS-CFX数据传递方式49

2.3.6 求解52

2.4 计算参数53

2.4.1 结构参数53

2.4.2 荷载参数54

2.4.3 方法参数56

本章小结57

第3章模型试验研究与计算方法验证58

3.1 裂纹动水压模型试验概况58

3.1.1 试验模型58

3.1.2 试验设备61

3.1.3 测点布置63

3.1.4 试验步骤64

3.2 试验结果与分析66

3.2.1 试验工况66

3.2.2 裂纹内不同位置点水压力67

3.2.3 裂纹形态对水压力的影响71

3.2.4 加载频率对裂纹水压力的影响75

3.2.5 荷载幅值对裂纹内水压力的影响79

3.3 试验模型中裂纹水压力的理论计算83

3.3.1 裂纹内第1、3、5测点水压力实程曲线83

3.3.2 裂纹宽度对水压力的影响87

3.3.3 加载频率影响89

3.3.4 加载幅值影响91

本章小结95

第4章无砟轨道裂纹内水压力特性计算分析97

4.1 计算工况97

4.1.1 计算点布置97

4.1.2 计算工况103

4.2 无砟轨道裂纹内水压力分布特性106

4.2.1 典型工况的分析106

4.2.2 沿裂纹宽度（Z）方向水压分布特性107

4.2.3 沿裂纹深度（X）方向水压分布特性108

4.3 裂纹开口量的影响110

4.4 裂纹形态的影响111

4.4.1 裂纹宽度（W）影响111

4.4.2 裂纹深度（L）影响112

4.5 列车速度的影响113

本章小结114

第5章列车荷载与水耦合作用下裂纹稳定性分析116

5.1 水压力作用下裂纹尖端应力强度因子计算方法116

5.1.1 计算简化要点116

5.1.2 裂纹强度因子理论分析117

5.1.3 水压力作用下裂纹尖端强度因子计算实现123

5.1.4 计算参数126

5.2 CA砂浆与底座板黏结断裂韧度的试验测定126

5.2.1 试验概况127

5.2.2 实验结果128

5.2.3 砂浆与底座板黏结断裂韧度129

5.3 裂纹稳定性分析129

5.3.1 裂纹开口量的影响130

5.3.2 裂纹宽度的影响131

5.3.3 裂纹深度的影响133

5.3.4 列车速度的影响135

5.4 裂纹修补技术标准136

5.4.1 规范中裂纹开口量限值136

5.4.2 裂纹修补技术标准137

本章小结142

第6章裂纹内水流速度及冲蚀磨损机理分析144

6.1 列车荷载-水耦合作用下裂纹内动水流速特性分析144

6.1.1 裂纹水流速变化特性144

6.1.2 裂纹形态的影响147

6.1.3 裂纹开口量的影响150

6.1.4 列车速度的影响151

6.1.5 裂纹冲蚀磨损过程分析152

6.2 无砟轨道裂纹内水冲蚀磨损计算模型及方法155

6.2.1 计算模型155

6.2.2 模型中颗粒运动及冲蚀磨损理论157

6.2.3 计算方法160

6.2.4 计算参数163

6.3 裂纹冲蚀磨损影响因素分析164

6.3.1 颗粒运行轨迹164

6.3.2 水流速度影响168

6.3.3 裂纹开口量的影响169

6.3.4 粒径尺寸的影响170

本章小结171

结论与展望172

本文的主要工作及结论172

有待进一步研究的问题174

致谢175

参考文献177

攻读博士期间发表论文188

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摘要：本文针对列车荷载作用下无砟轨道含水裂纹的受力特性及影响进行了深入研究。通过对无砟轨道含水裂纹的受力特性进行分析，揭示了裂纹对轨道结构的影响，为无砟轨道的维护和加固提供了理论依据。全文从裂纹的分布规律、受力特性、影响范围和防治措施四个方面对无砟轨道含水裂纹进行了详细阐述。

1、裂纹分布规律

无砟轨道含水裂纹的分布规律与轨道的施工质量、材料性能、环境因素等因素密切相关。研究表明，裂纹主要分布在轨道板接缝、轨道板与路基的接触面以及轨道板内部。其中，轨道板接缝处的裂纹最为严重，其次是轨道板与路基接触面。此外，裂纹的分布还受到列车荷载、温度变化等因素的影响。

通过对大量无砟轨道裂纹的观测和分析，发现裂纹的分布具有一定的规律性。在轨道板接缝处，裂纹通常呈线状分布，且裂纹的长度和宽度随时间逐渐增大。在轨道板与路基接触面，裂纹呈网状分布，且裂纹的密度和深度与路基的压实程度有关。

了解裂纹的分布规律对于无砟轨道的维护和加固具有重要意义。通过对裂纹分布规律的研究，可以针对性地制定维护和加固措施，提高无砟轨道的稳定性和使用寿命。

2、受力特性

无砟轨道含水裂纹在列车荷载作用下，其受力特性表现为裂纹的扩展、应力集中和疲劳破坏。裂纹的扩展会导致轨道结构的强度降低，进而影响列车的运行安全。应力集中现象在裂纹附近尤为明显，容易引发轨道结构的破坏。疲劳破坏则是裂纹在长期荷载作用下逐渐扩大的过程。

研究表明，裂纹的受力特性与裂纹的形状、尺寸、分布位置等因素密切相关。裂纹的形状和尺寸决定了裂纹的扩展速度和应力集中程度。裂纹的分布位置则影响了裂纹的受力状态和轨道结构的整体稳定性。

针对裂纹的受力特性，本文提出了相应的防治措施，如优化轨道结构设计、加强材料性能控制、改善施工工艺等，以降低裂纹的产生和发展，提高无砟轨道的耐久性。

3、影响范围

无砟轨道含水裂纹的影响范围主要包括轨道结构、列车运行和路基三个方面。裂纹的存在会导致轨道结构的强度降低，影响列车的平稳运行。同时，裂纹还会引起轨道结构的变形和位移，加剧路基的沉降和破坏。

研究表明，裂纹的影响范围与裂纹的尺寸、分布位置、列车荷载等因素有关。裂纹的尺寸越大，分布位置越靠近轨道中心，列车荷载越大，裂纹的影响范围就越广。

针对裂纹的影响范围，本文提出了相应的防治措施，如加强轨道结构的维护和加固、优化列车运行方案、改善路基条件等，以降低裂纹对轨道结构、列车运行和路基的影响。

4、防治措施

针对无砟轨道含水裂纹的问题，本文提出了以下防治措施：一是优化轨道结构设计，提高轨道结构的抗裂性能；二是加强材料性能控制，选用抗裂性能好的材料；三是改善施工工艺，确保施工质量；四是加强轨道结构的维护和加固，及时发现和处理裂纹。

此外，本文还提出了针对列车运行和路基的防治措施，如优化列车运行方案、改善路基条件等，以降低裂纹对轨道结构、列车运行和路基的影响。

总结：

本文通过对无砟轨道含水裂纹的受力特性及影响进行深入研究，揭示了裂纹对轨道结构的影响，为无砟轨道的维护和加固提供了理论依据。通过对裂纹分布规律、受力特性、影响范围和防治措施的研究，为无砟轨道的稳定性和使用寿命提供了保障。

本文的研究成果对于无砟轨道的设计、施工、维护和加固具有重要的指导意义。在今后的工作中，将继续深入研究无砟轨道含水裂纹问题，为我国无砟轨道的可持续发展提供技术支持。

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