• ISSN 0258-2724
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客货共线砂浆离缝高度对轨道结构的动力影响

李潇 任娟娟 刘学毅 邓世杰 王吉 王泽萍

李潇, 任娟娟, 刘学毅, 邓世杰, 王吉, 王泽萍. 客货共线砂浆离缝高度对轨道结构的动力影响[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 958-965. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.012
引用本文: 李潇, 任娟娟, 刘学毅, 邓世杰, 王吉, 王泽萍. 客货共线砂浆离缝高度对轨道结构的动力影响[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 958-965. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.012
LI Xiao, REN Juanjuan, LIU Xueyi, DENG Shijie, WANG Ji, WANG Zeping. Dynamic Influence of Gap Height of CA Mortar on Track Structure Under Mixed Traffic Conditions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 958-965. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.012
Citation: LI Xiao, REN Juanjuan, LIU Xueyi, DENG Shijie, WANG Ji, WANG Zeping. Dynamic Influence of Gap Height of CA Mortar on Track Structure Under Mixed Traffic Conditions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 958-965. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.012

客货共线砂浆离缝高度对轨道结构的动力影响

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.012
详细信息
    作者简介:

    李潇(1992—),男,博士研究生,研究方向为高速重载轨道结构与轨道动力学,电话:18227658392,E-mail:767570669@qq.com

    通讯作者:

    任娟娟(1983—),女,教授,博士,研究方向为高速重载轨道结构与轨道动力学,电话:13540805240,E-mail:jj.ren@Swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: V221.3

Dynamic Influence of Gap Height of CA Mortar on Track Structure Under Mixed Traffic Conditions

  • 摘要: 客货共线条件下CRTS I型板式无砟轨道CA砂浆与轨道板普遍存在离缝,为了得到CA砂浆离缝高度对轨道结构动力响应的影响规律,基于车辆-轨道耦合动力学以及子结构模态叠加法,将ANSYS计算的轨道部件子结构的自振特性输入SIMPACK,使用力元连接轨道各部件形成轨道系统,通过轮轨接触面及柔性钢轨节点间的位移和力的数据传递,实现列车和轨道子系统的耦合,建立了含CA砂浆离缝的CRTS I型板式无砟轨道的垂向耦合模型,研究了客货混运条件下CA砂浆离缝高度对轨道结构动力响应的影响. 研究表明:随CA砂浆离缝高度增大,钢轨动态位移、轨道板振动响应及CA砂浆动应力均显著提高;当CRH380通过,板端离缝高度为1.0 mm和2.0 mm时,钢轨位移分别增大了0.24 mm和0.27 mm,轨道板在25 Hz处振级分别增大了21.0 dB和21.7 dB,离缝根部砂浆最大动应力均达到0.2 MPa,离缝高度超过1.0 mm后,离缝高度对轨道结构动力响应的影响趋于平缓;当SS7E通过,板端离缝高度为1.0 mm和2.0 mm时,钢轨位移分别增大了0.48 mm和0.66 mm,轨道板在8 Hz处振级分别增大了15.5 dB和19.4 dB,离缝根部砂浆动应力分别达到0.24 MPa和0.36 MPa,离缝高度超过1.0 mm后,离缝高度对轨道结构动力响应的影响仍有较大的增长.

     

  • 图 1  CA砂浆离缝及轨道板板底脱空

    Figure 1.  Gap or void between the mortar and the track slab

    图 2  列车-无砟轨道耦合动力学模型

    Figure 2.  Vehicle-track coupling dynamics model

    图 3  不同离缝高度下钢轨位移时程曲线

    Figure 3.  Time history curve of rail displacement under different height of the gap

    图 4  轮轨力变化幅值及变化比例

    Figure 4.  Wheel-rail force change amplitude and change ratio

    图 5  不同离缝高度下钢轨加速度时程曲线

    Figure 5.  Time history curve of rail acceleration under different height of the gap

    图 6  不同离缝高度下轨道板振级谱

    Figure 6.  Vibration level spectrum of slab under different height of the gap

    图 7  不同离缝高度下CRH380通过时砂浆换算动应力

    Figure 7.  Dynamic stress of CA mortar under different height of the gap when CRH380 passed

    图 8  不同离缝高度下SS7E通过时砂浆换算动应力

    Figure 8.  Dynamic stress of CA mortar under different height of the gap when SS7E passed

    表  1  CRH380及SS7E机车结构参数

    Table  1.   Structural parameters of CRH380 and SS7E locomotive

    型号 Mc/t Mw/t Mt/t Jc/(t•m2 Jt/(t•m2 Kpz/(kN•m–1 Cpz/(kN•s•m–1 Ksz/( kN•m–1 Csz/(kN•s•m–1 2lc/m
    CRH380 33.7 1.85 2.40 1 654.5 1.314 1 176 10 240 20 17.5
    SS7E 63.4 3.239 20.563 1 718 78.24 2 150 80 1 596 120 11.64
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  • 曾晓辉,王平,胡华锋,等. 不同充填层材料的板式无砟轨道振动特性[J]. 建筑材料学报,2015,18(5): 813-818

    ZENG Xiaohui, WANG Ping, HU Huafeng, et al. Vibration character of slab tracks with different packing materials[J]. Journal of Building Materials, 2015, 18(5): 813-818
    向俊,赫丹,曾庆元. 水泥沥青砂浆劣化对板式轨道动力学性能的影响[J]. 中南大学学报:自然科学版,2009,40(3): 791-796

    XIANG Jun, HE Dan, ZENG Qingyuan. Effect of cement asphalt mortar disease on dynamic performance of slab track[J]. Journal of Central South University: Natural Science Edition, 2009, 40(3): 791-796
    REN J, LI X, YANG R, et al. Criteria for repairing damages of CA mortar for prefabricated framework-type slab track[J]. Construction & Building Materials, 2016, 110: 300-311
    ZHU S, CAI C. Interface damage and its effect on vibrations of slab track under temperature and vehicle dynamic loads[J]. International Journal of Non-Linear Mechanics, 2014, 58(1): 222-232
    谢露,赵春光,苏乾坤,等. 轨道板与CA砂浆间拍打作用研究[J]. 铁道科学与工程学报,2017,14(4): 675-681

    XIE Lu, ZHAO Chunguang, SU Qiankun, et al. Study on the flap action between slab and CA mortar[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2017, 14(4): 675-681
    杨俊斌,刘学毅,刘永孝,等. Ⅰ型轨道板端离缝对轨道结构及车辆动力特性的影响[J]. 西南交通大学学报,2014,49(3): 432-424

    YANG Junbin, LIU Xueyi, LIU Yongxiao, et al. Influence of seam in typeⅰslab ends on dynamic characteristics of track and vehicle[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2014, 49(3): 432-424
    邵丕彦,李海燕,吴韶亮,等. CRTS I型轨道板温度变形及与砂浆垫层间离缝的测试研究[J]. 中国铁道科学,2013,34(2): 18-22

    SHAO Peiyan, LI Haiyan, WU Shaoliang, et al. Measurement and research on temperature warping of CRTS I track slab and crack between track slab and cement asphalt mortar cushion[J]. China Railway Science, 2013, 34(2): 18-22
    曹世豪,杨荣山,刘学毅,等. 无砟轨道层间裂纹内动水压力特性分析[J]. 西南交通大学学报,2016,51(1): 36-42

    CAO Shihao, YANG Rongshan, LIU Xueyi, et al. Analysis of water pressure in ballastless track crack[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2016, 51(1): 36-42
    戴公连,粟淼. 预制板式无砟轨道界面脱层失效的数值模拟[J]. 华南理工大学学报:自然科学版,2016,44(7): 102-107

    DAI Gonglian, SU Miao. Numerical stimulation of interface delamination failure for prefabricated slab ballastless track[J]. Journal of South China University of Technology: Natural Science Edition, 2016, 44(7): 102-107
    田冬梅. 板式轨道水泥乳化沥青砂浆充填层劣化与失效机理研究[D]. 长沙: 中南大学, 2013
    GAO Jianming, ZHAI Wanming. Dynamic effect and safety limits of rail weld irregularity on high-speed railways[J]. Science Sinic, 2014, 44(7): 697-706
    翟婉明. 车辆-轨道耦合动力学[M]. 北京:科学出版社, 2015: 20-22
    李苍楠. 基于刚柔耦合联合仿真的高速铁路桥上无砟道岔动力学研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2011
    崔圣爱,刘品,曹艺缤,等. 多线铁路车桥耦合振动仿真研究[J]. 西南交通大学学报,2017,52(5): 835-843

    CUI Shengai, LIU Pin, CAO Yibin, et al. Simulation study on multiline vehicle-bridge coupled vibration[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 52(5): 835-843
    刘学毅. 客运专线无砟轨道设计理论与方法[M]. 成都:西南交通大学出版社, 2010: 100-101
    康熊,刘秀波,李红艳,等. 高速铁路无砟轨道不平顺谱[J]. 中国科学: 技术科学,2014,44(7): 687-696

    KANG Xiong, LIU Xiubo, Li Hongyan, et al. PSD of ballastless track irregularities of high-speed railway[J]. Chinese Scien Technic Scien, 2014, 44(7): 687-696
    中华人民共和国铁道部编. 高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2013: 20-23
    石现峰. 高速铁路无砟轨道结构的设计理论研究[D]. 北京:铁道部科学研究院, 2007
    铁科院, 成都铁路局, 铁道第二勘察设计院. 遂渝线无砟轨道试验段综合试验总报告[R]. 成都: 中国铁道科学研究院, 2007
    杨荣山,刘克飞,任娟娟,等. 砂浆伤损对轮轨系统动力特性的影响研究[J]. 铁道学报,2014,36(7): 79-84

    YANG Rongshan, LIU Kefei, REN Juanjuan, et al. Research on effect of cement asphalt mortar damages on dynamic characteristics of wheel-rail system[J]. Journal of the China Railway Society, 2014, 36(7): 79-84
    徐浩. CRTSⅠ型板式轨道CA砂浆动态力学性能试验及理论研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2015
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  • 收稿日期:  2017-05-19
  • 刊出日期:  2018-10-01

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