动静荷载作用下CRTSⅡ型CA砂浆力学性能试验研究

摘要

CA砂浆是板式无砟轨道的关键组成部分，其性能的好坏在铁路运营中起着至关重要的作用。本文以CRTSⅡ型板式无砟轨道的CA砂浆垫层作为研究对象，采用GDS动静三轴仪进行室内试验来研究不同温度作用时间及龄期对CA砂浆抗压性能的影响；通过室内短期动三轴试验来研究围压和荷载幅值、温度对CA砂浆疲劳性能的影响。主要的结论如下：
　　（1）通过将CA砂浆在不同温度（25℃，40℃，60℃）中放置不同时间（10d，20d，30d）后，在室温下进行单轴压缩试验，得到了CA砂浆的峰值应力、弹性模量以及应力应变曲线和破坏形态的变化规律，并对影响峰值应力的温度和放置天数进行二元回归分析。结果表明：CA砂浆单轴抗压强度随温度和放置天数的增长均呈线性增长，线性相关性均在0.9以上；弹性模量随温度和放置天数的增长而增长；由沥青高温老化以及沥青软化迁移使CA砂浆的应力应变曲线呈现脆性破坏特征；二元线性回归分析得到R2=0.940，说明二者存在线性相关性。夏季长期高温可能会导致CA砂浆的弹性模量增大，失去弹性调整的作用，故对于夏季长期高温地区，建议改善CA砂浆的温度敏感性。
　　（2）通过室内单轴试验得到了CA砂浆1年内的三种力学参数、应力应变曲线的变化规律。结果表明：CA砂浆的抗压强度、弹性模量、损伤模量这三种力学参数都随龄期的增大而增大，最终趋于一个极值，并通过拟合的公式求得了各参数的极值；抗压强度、弹性模量、损伤模量这三种力学参数之间的关系可通过修正的统一的函数关系式进行转换。
　　（3）通过室内动三轴试验得到了CA砂浆在围压和荷载幅值耦合作用下力学性能的变化规律，随着围压增大，荷载幅值对峰值强度的影响减弱；同一荷载幅值下，随着围压增大，疲劳后峰值强度基本呈线性增长。对荷载幅值、围压及疲劳后峰值强度进行多元线性拟合，可根据拟合的公式，为不同运营条件下的CA砂浆设计提供参考。
　　（4）对不同温度下放置30天后的CA砂浆在室温下进行疲劳试验，结果发现其累积应变随温度升高而减小；单轴抗压强度均随荷载幅值的增加而呈线性降低趋势，随着温度的增加，荷载幅值的作用增强。同一荷载幅值下，温度越高，疲劳试验后抗压强度降低的越多，说明CA砂浆长期置于高温中其抗疲劳性能变差。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 高速铁路与无砟轨道

1.2 CA砂浆

1.3 CA砂浆研究现状

1.4 存在的问题

1.5 本文研究内容

第二章 试验设计

2.1 原材料及试样制作

2.2 试验仪器介绍及操作步骤

2.3 试验内容设计

2.4 本章小结

第三章 温度作用天数对CA砂浆力学性能影响的试验研究

3.1 试验仪器及方案

3.2 试验结果分析

3.3 本章小结

第四章 龄期对CA砂浆力学性能影响试验研究

4.1 试验方案

4.2 结果分析

4.3 力学参数的定量变换

4.4 本章小结

第五章 CA砂浆疲劳性能的试验研究

5.1 围压和荷载幅值共同作用下CA砂浆疲劳性能研究

5.2 长期置于高温环境后CA砂浆的疲劳性能研究

5.3 结论

第六章 结论与展望

6.1 主要工作及结论

6.2 有待进一步研究的问题

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢