路基上双块式无砟轨道裂纹分析及防控方法研究

摘要

据调查,无砟轨道在建设及运营过程中其钢筋混凝土结构会出现各种裂纹。我们知道,钢筋混凝土结构是可以带裂纹工作的,但是无砟轨道中混凝土工作的环境较为复杂,除了环境因素对轨道结构的影响,温度梯度荷载、轴向荷载、列车荷载等等对混凝土结构裂纹的影响也很大,这些外界干扰会使得高速铁路无砟轨道混凝土结构中的裂纹在任何时间出现扩展甚至断裂,大大影响无砟轨道的安全性与使用寿命。
　　本文结合我国双块式无砟轨道实际特点,建立考虑道床板内钢筋与混凝土滑移粘结的双块式无砟轨道力学及裂纹分析模型,对道床板裂纹的扩展与寿命进行研究。
　　通过对路基上双块式无砟轨道结构特点和主要病害的论述,分析并归类病害的产生原因,从而确定了针对主要研究对象的基本荷载、裂纹形式、分析理论和方法,确定适用于路基上双块式无砟轨道裂纹分析的模型。利用有限元软件 ANSYS,对路基上双块式无砟轨道主体结构进行温度梯度荷载下应力分析,得出了在温度梯度荷载作用下混凝土及钢筋的应力及其分布情况。建立了双块式无砟轨道裂纹模型,研究考虑钢筋混凝土粘结滑移作用的路基上双块式无砟轨道道床板裂纹在温度梯度荷载、轴向荷载、列车荷载分别作用下的失稳扩展情况及其疲劳寿命,同时对不同深度的裂纹失稳扩展长度进行推测,从而提出考虑道床板钢筋混凝土滑移粘结作用的双块式无砟轨道裂纹扩展临界值,在此基础上,应用统计学软件SPSS进行数据拟合,从而对不同深度的表面裂纹疲劳寿命进行了预测,结果显示,轴向温度荷载远远大于温度梯度荷载、列车荷载对疲劳寿命的影响。
　　最后,本文根据理论研究的结果,从多方面出发,阐述了裂纹在设计方面、施工方面以及出现之后应该采取的必要防控措施。

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1 绪论

1.1 本文研究的目的和意义

1.2 双块式无砟轨道现状

1.3 国内外裂纹及扩展研究现状

1.4 本文研究方法及主要研究内容

2 双块式无砟轨道的特点及裂纹产生的原因

2.1 双块式无砟轨道特点

2.2双块式无砟轨道裂纹分类与成因分析

2.3本章小结

3 温度荷载作用下双块式无砟轨道力学特性研究

3.1模型建立的基础

3.2有限元力学模型的建立

3.3 路基上双块式无砟轨道力学分析

3.4本章小结

4 路基上双块式无砟轨道裂纹扩展研究

4.1混凝土断裂力学理论

4.2路基上双块式无砟轨道裂纹有限元模型

4.3裂纹扩展分析

4.4道床板裂纹疲劳寿命研究

4.5本章小结

5 双块式无砟轨道裂纹防控方法浅析

5.1 钢筋混凝土裂纹防控方法简述

5.2 双块式无砟轨道裂纹防控方法

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果