• ISSN 0258-2724
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CRTSⅢ型板式无砟轨道横向弯曲疲劳试验

刘晓春 金城 余志武 贺晨 杨义益

刘晓春, 金城, 余志武, 贺晨, 杨义益. CRTSⅢ型板式无砟轨道横向弯曲疲劳试验[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 23-30. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.003
引用本文: 刘晓春, 金城, 余志武, 贺晨, 杨义益. CRTSⅢ型板式无砟轨道横向弯曲疲劳试验[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 23-30. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.003
LIU Xiaochun, JIN Cheng, YU Zhiwu, HE Chen, YANG Yiyi. Fatigue Testing of CRTS Ⅲ Ballastless Slab Track Structures under Transverse Bending[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 23-30. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.003
Citation: LIU Xiaochun, JIN Cheng, YU Zhiwu, HE Chen, YANG Yiyi. Fatigue Testing of CRTS Ⅲ Ballastless Slab Track Structures under Transverse Bending[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 23-30. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.003

CRTSⅢ型板式无砟轨道横向弯曲疲劳试验

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.003
基金项目: 

湖南省自然科学基金资助项目 14JJ3027

国家自然科学基金资助项目 U1434204

详细信息
    作者简介:

    刘晓春(1980-), 男, 讲师, 博士后, 研究方向为高速铁路工程结构、结构安全性及耐久性, 电话: 18684931196, E-mail:xchliu@csu.edu.cn

    通讯作者:

    余志武(1955-), 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为铁路工程结构经时性能、结构动力学, 电话: 13707318097, E-mail:zhwyu@csu.edu.cn

  • 中图分类号: U213.2

Fatigue Testing of CRTS Ⅲ Ballastless Slab Track Structures under Transverse Bending

  • 摘要: 为了研究列车疲劳荷载作用下CRTSⅢ型板式无砟轨道结构横向受力性能,采用实际工程施工现场的材料及施工工艺,利用足尺模型,切割制作6个单承轨台或双承轨台的板式无砟轨道试件,进行橡胶板模拟路基上板式无砟轨道结构的横向弯曲疲劳试验,得出列车疲劳荷载引起的横向弯矩作用下板式轨道试件的应力、变形分布规律及疲劳损伤的发展形态.试验结果表明,在15.0~255.0 kN和42.5~425.0 kN疲劳荷载作用下,模拟路基上单承轨台和双承轨台的试件板中位置轨道板上表面先出现纵向裂缝,随后轨道板横向预应力筋锚固端出现由锚头向轨道板上表面的劈裂裂缝,累计疲劳500万次后,三点弯曲模式下轨道板-充填层复合板试件的自密实混凝土开裂荷载和层间滑移荷载分别减小20%~30%和25%以上,疲劳损伤、层间离缝对轨道板与充填层的协同工作性能有不利影响.

     

  • 图 1  足尺CRTSⅢ型板式无砟轨道结构模型示意

    Figure 1.  Schematic of a full-scale model of the CRTS Ⅲ ballastless slab track structure

    图 2  典型轨道板与SCC复合板试件示意

    Figure 2.  Schematics of typical composite plate specimens of the track slab and SCC

    图 3  CRTS Ⅲ型板式轨道试件疲劳加载示意

    Figure 3.  Schematic of the fatigue loading of a CRTS Ⅲ slab track specimen

    图 4  CRTSⅢ型板式轨道试件疲劳试验装置

    Figure 4.  Experimental setup of the fatigue test on a CRTS Ⅲ slab track specimen

    图 5  CRTSⅢ型板式轨道疲劳试验测点布置

    Figure 5.  Measurement layout for the fatigue test of a CRTS Ⅲ slab track

    图 6  底座板轨下位置混凝土横向应变

    Figure 6.  Transverse strain of bed-plate concrete located under the rail

    图 7  疲劳前后复合板轨下位置横向应变沿高度分布

    Figure 7.  Transverse strain distribution of a composite plate located under the rail along its depth before and after the fatigue test

    图 8  轨道板相对于底座板的竖向相对位移

    Figure 8.  Vertical displacement of the track slab relative to the bed plate

    图 9  典型疲劳损伤复合板试件裂缝展开图

    Figure 9.  Typical unfolded crack drawings for fatigue-damaged composite plate specimens

    表  1  轨道板与SCC复合板试件设计

    Table  1.   Design of composite plate specimens of the track slab and SCC

    编号 长×宽×厚/mm×mm×mm 轨道板普通钢筋 轨道板预应力筋 充填层钢筋 门型筋 底座板钢筋 试验模式 备注
    FHB 1 2 500×605×290 4ϕR8 2ϕH10 5ϕR10 8ϕR12 4ϕR10 疲劳+静载 拉毛
    FHB 2 2 500×650×290 4ϕR8 3ϕH10 4ϕR10 8ϕR12 4ϕR10 疲劳+静载 拉毛
    FHB 3 2 500×593×290 4ϕR8 3ϕH10 4ϕR10 8ϕR12 3ϕR10 静载 拉毛
    FHB 4 2 500×1 218×290 7ϕR8 5ϕH10 9ϕR10 16ϕR12 7ϕR10 疲劳+静载 拉毛
    FHB 5 2 500×1 240×290 8ϕR8 6ϕH10 8ϕR10 16ϕR12 7ϕR10 疲劳+静载 拉毛+凿毛
    FHB 6 2 500×1 200×290 8ϕR8 5ϕH10 9ϕR10 16ϕR12 7ϕR10 静载 拉毛
    注:备注栏为轨道板板底的处理工艺, 拉毛时灌砂法测定板底粗糙度R=1.371 mm, 拉毛+凿毛时R=2.196 mm.
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    表  2  复合板疲劳后横向三点弯曲试验结果

    Table  2.   Transverse three-point bending test results of the composite plates after fatigue

    试件编号 Pts, cr/kN Pfl, cr/kN Pslip/kN Pu/kN Pslip/Pu
    FHB1 100 180 100 238 0.42
    FHB2 100 140 60 300 0.20
    FHB3 80 200 160 290 0.55
    FHB4 200 400 240 440 0.55
    FHB5 180 460 240 610 0.39
    FHB6 200 360 320 530 0.60
    注: Pslip为滑移荷载,复合板横向端部的千分表读数发生变化, 出现层间滑移时的荷载;Pu为极限荷载,复合板达到极限承载能力时的荷载;Pts, crPfl, cr分别为轨道板和充填层开裂荷载,结构层侧面新增第1条肉眼可见裂缝时对应的荷载.
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  • 收稿日期:  2016-10-16
  • 刊出日期:  2018-02-25

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