CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土早龄期温度场及力学特性研究

摘要

CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国自主研发设计的、具有完全知识产权的无砟轨道结构，采用预制轨道板，现场混凝土用量较少，施工简单，整体性较好，在我国大面积推广使用。CRTSⅢ型板式无砟轨道道床板由预制轨道板和现浇自密实混凝土层构成，若施工不当，轨道板与自密实混凝土层间会出现微裂纹等现象；在列车和温度荷载作用下进一步发展为更加严重的伤损，如轨道板与自密实混凝土层间离缝冒浆、层间脱空和自密实混凝土掉块等。一系列初始病害和后期伤损会严重削弱无砟轨道结构的稳定性和整体性，如不及时维修，会影响高速列车行车时的舒适性，降低结构的服役年限，因此开展对CRTSⅢ型板式无砟轨道施工期间自密实混凝土早龄期的温度场和力学特性研究，对CRTSⅢ型板式无砟轨道减少初始裂纹和优化施工等具有重要的工程参考价值。　　本文以CRTSⅢ型板式无砟轨道施工期间自密实混凝土早龄期的温度场和力学特性为研究对象，结合现场试验和实际施工流程，确定了自密实混凝土浇筑初期各结构的相关热力学参数，通过建立CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土浇筑初期实体模型，对自密实混凝土早龄期的温度-应力进行研究。主要研究内容和成果如下：　　(1)通过文献调研国内外混凝土结构早龄期温度-应力现状及相关理论，确定了CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土浇筑初期热力学计算模型，各结构部件的力学计算参数，结合自密实混凝土实际施工分析了其早期收缩和徐变机理，得到了自密实混凝土早龄期的收缩模型和徐变修正模型。　　(2)基于热力学基本原理，建立CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土浇筑初期实体模型，结合现场试验测得的温度场数据，验证了自密实混凝土早期温度场计算模型的准确性。通过文献调研和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构成型期间力学特性分析，确定了自密实混凝土浇筑初期各结构的参考温度，有利于准确分析自密实混凝土浇筑后结构早龄期的力学特性。　　(3)依据实际现场施工条件，确定了高温天气、温暖天气和低温天气下自密实混凝土浇筑初期的气象及水化生热参数，并对不同气象条件下自密实混凝土早龄期温度场和力学特性分析。研究结果表明：在不同气象条件下，按照各自要求规范施工，自密实混凝土层内早龄期应力均不会超限，复合板层间粘结强度较上下结构抗拉强度弱，可能出现初始裂纹，因此施工时需要采取一系列措施加强复合板的层间粘结强度。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 无砟轨道发展概况及其层间存在的问题

1.2.1 国外无砟轨道发展历程及应用

1.2.2 国内无砟轨道发展概况

1.2.3 无砟轨道层间伤损

1.3 国内外混凝土结构早龄期温度场及力学研究现状

1.3.1 混凝土结构早龄期温度场及力学特性研究发展历程

1.3.2 无砟轨道结构部件早龄期温度场及力学特性研究现状

1.4 新旧混凝土层间研究现状

1.4.1 新旧混凝土层间粘结机理研究

1.4.2 无砟轨道层间研究现状

1.5 研究内容及研究思路

1.5.1 研究内容

1.5.2 本文研究思路

第2章 无砟轨道自密实混凝土早龄期温度场和力学特性分析原理

2.1 热力学基本原理

2.1.1 热传导方程

2.1.2 初始条件和边界条件

2.1.3 环境中的热交换

2.2 自密实混凝土水化计算模型

2.2.1 水化放热计算模型

2.2.2 绝热温升计算模型

2.3 自密实混凝土早龄期力学参数

2.3.1 弹性模量发展模型

2.3.2 抗拉强度发展模型

2.3.3 热膨胀系数

2.4 自密实混凝土早龄期收缩和徐变分析

2.4.1 自密实混凝土早龄期收缩分析

2.4.2 自密实混凝土早龄期徐变机理分析

2.5 本章小结

第3章 无砟轨道自密实混凝土早龄期温度场和力学特性分析模型建立及验证

3.1 计算模型

3.1.1 模型介绍

3.1.2 热力学计算参数

3.2 自密实混凝土早龄期温度场试验

3.2.1 试验概况

3.2.2 测点布置

3.2.3 气象数据分析

3.3 预测模型验证

3.4 本章小结

第4章 不同气象条件下无砟轨道自密实混凝土早龄期温度场和力学特性分析

4.1 自密实混凝土入模温度及温度参考点分析

4.1.1 自密实混凝土入模温度分析

4.1.2 温度参考点选取

4.2 工况设置

4.2.1 气象参数

4.2.2 水化生热参数

4.3 不同气象条件下自密实混凝土早龄期温度分析

4.3.1 高温天气下自密实混凝土早龄期温度分析

4.3.2 温暖天气下自密实混凝土早龄期温度分析

4.3.3 低温天气下自密实混凝土早龄期温度分析

4.4 不同气象条件下自密实混凝土早龄期应力分析

4.4.1 温度应力计算点示意图

4.4.2 高温天气下自密实混凝土早龄期应力分析

4.4.3 温暖天气下自密实混凝土早龄期应力分析

4.4.4 低温天气下自密实混凝土早龄期应力分析

4.4.5 不同气象条件下自密实混凝土早龄期应力对比分析

4.5 不同气象条件下自密实混凝土浇筑初期轨道板变形分析

4.6 本章小结

结论与展望

本文的主要工作与结论

有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文